大傾角液壓支架穩(wěn)定性及關(guān)鍵部件有限元分析.pdf

1、近幾年隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)煤炭資源的需求日益增加,要求更多的煤炭資源被開發(fā),而多年來的開采己經(jīng)使礦區(qū)賦存條件“優(yōu)越”的煤層儲(chǔ)量越來越少,因而轉(zhuǎn)向了煤層儲(chǔ)量只占15％-20%大傾角或急傾斜煤層的開采上來。我國(guó)一般認(rèn)為煤層傾角達(dá)到35°~55°之間為大傾角煤層。由于大傾角或急傾斜煤層圍巖礦壓顯現(xiàn)及運(yùn)移規(guī)律的特殊性,伴隨著煤層的開采安全性問題也凸現(xiàn)出來。我國(guó)對(duì)大傾角或急傾斜煤層工作面系統(tǒng)可靠性的研究進(jìn)展較快,研究成果多見于采煤工作面圍(

2、煤)巖礦壓顯現(xiàn)和破斷活動(dòng)規(guī)律的控制上,而對(duì)工作面系統(tǒng)可靠性影響較大的關(guān)鍵支護(hù)設(shè)備(支架)的穩(wěn)定性(防倒、防滑)研究進(jìn)展卻相對(duì)緩慢。據(jù)查閱國(guó)、內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料可知,有關(guān)大傾角或急傾斜煤層支護(hù)設(shè)備(支架)的穩(wěn)定性研究主要集中在單個(gè)支架防倒、防滑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并在采煤工作面的相鄰支架間設(shè)置相應(yīng)的防倒、防滑裝置來提高整組支架的穩(wěn)定性,從而達(dá)到工作面支架組或支架對(duì)“支架-圍巖”系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性控制,減少或防止圍巖災(zāi)變的發(fā)生,保證安全生產(chǎn)的目的。加強(qiáng)

3、單個(gè)支架穩(wěn)定性的技術(shù)措施已經(jīng)很成熟,在生產(chǎn)實(shí)踐中取得很好的使用效果,但就大傾角或急傾斜采煤工作面支架組中的個(gè)別支架(尤其是支架移架、降(或升)架時(shí),與移動(dòng)支架相接的上、下鄰架)失穩(wěn)而引發(fā)的工作面整組支架(或局部支架組)的支護(hù)能力的下降,甚至發(fā)生大面積的傾倒滑移的現(xiàn)象沒有得到有效的解決,這是一直影響大傾角或急傾斜煤層安全、可靠開采的關(guān)鍵技術(shù)因素。因此,為了使大傾角或急傾斜煤層的開采更安全、可靠,不僅要保證單個(gè)支架的穩(wěn)定性,同時(shí)還要加強(qiáng)工作

4、面支架組的穩(wěn)定性控制。本文針對(duì)大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開采中影響工作面支架(或支架組)穩(wěn)定性的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、運(yùn)移特點(diǎn)進(jìn)行了論述,分析了大傾角或急傾斜煤層開采條件下支架結(jié)構(gòu)和工作特性與圍巖穩(wěn)定性的關(guān)系;支架在大傾角或急傾斜煤層工作面支護(hù)過程中表現(xiàn)出與緩傾斜煤層不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)特性,即工作面支架存在不同的支護(hù)形態(tài)類型(正垂,順向,逆向支護(hù)形態(tài)類型);基于大傾角或急傾斜條件下支架的支護(hù)結(jié)構(gòu)特性,建立支架下滑、傾倒的極限方程和理論模型,由極限方程導(dǎo)出影

5、響支架失穩(wěn)(下滑、傾倒)指數(shù),由此得出支架在工作狀態(tài)下,調(diào)整支架結(jié)構(gòu)參數(shù)可降低支架下滑、傾倒趨勢(shì),提高支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;基于支架支護(hù)結(jié)構(gòu)特性,對(duì)大傾角或急傾斜采煤工作面支架組中的個(gè)別支架(尤其是支架移架、降(或升)架時(shí),與移動(dòng)支架相接的上、下鄰架)失穩(wěn)或傾倒滑移的現(xiàn)象建立了理論模型,并對(duì)其引發(fā)的失穩(wěn)進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;根據(jù)引起支架失穩(wěn)機(jī)理并合大傾角煤層綜采的實(shí)際工況,提出了相應(yīng)的防倒、防滑的技術(shù)措施,為加強(qiáng)大傾角煤層開采的可靠性提供