针对特厚坚硬煤层顶煤冒放效果差、易成拱等问题,优化设计了超大采高两柱掩护式液压支架放煤机构。结果表明两柱掩护式强力放顶煤液压支架支护效率高、前端支顶力大,有利于控制超大采高端部顶煤和煤壁稳定性;超大采高和大中心距增加了放煤机构布置空间和顶煤初始势能,利于提高放煤效率和速度,增强破碎效果;新型强力三级放煤机构增大放煤空间和扰动能力,有效提升了顶煤回收率。

针对某矿区实际工作面使用工况,对液压支架的总体参数、结构形式、技术特点进行了重点研究,设计了ZY13000/20/40D两柱掩护式液压支架。使用结果表明,该支架结构稳定、支护效果好,能够满足井下工作面使用要求,可以为类似工况的液压支架设计提供相关经验。

针对两柱掩护式液压支架初撑过程的机构演化机理不明问题,建立了两柱掩护式液压支架的平面运动学模型,得到了两柱掩护式液压支架发生机构演化的必要条件,提出了平衡千斤顶与立柱的主动协同控制策略。理论分析和试验研究表明:两柱掩护式液压支架初撑过程是否发生机构演化取决于顶梁的接顶姿态和平衡千斤顶状态;顶梁以仰头姿态接触顶板,顶梁由摇杆演化为“摇杆+滑块”,且平衡千斤顶为刚性件时,底座由机架演化为摇杆;平衡千斤顶为刚性件时,随立柱伸长,顶梁的运动形式为沿顶板向煤壁方向的滑移和向顶板方向的旋转,底座的运动形式为绕底座前端向煤壁方向的旋转,顶梁和底座的运动轨迹均呈二次函数变化,且顶梁仰头角度越大,顶梁前端滑移量和底座后端抬起量越大;平衡千斤顶为浮动件时,随立柱伸长,顶梁的运动形式为沿顶板的滑移和向顶板...

根据柠条塔矿N1222综采工作面的地质特点,研究开发了ZY12000/29/65D型大采高液压支架。该支架采用两柱掩护式,支架顶梁长度较短、重量较轻、对顶板的适应性强;设计支护状态无突变的四连杆曲线,可靠性高、使用寿命长;通过有限元仿真分析,实现结构等强度设计,降低支架重量、节省成本;设计了顶梁“屋檐”机构,解决了支架顶梁和掩护梁间的漏矸问题;设计了自带弹力的弹簧导杆+油缸导杆组合式活动侧护板,实现了对支架间隙进行封闭,同时用于支架防倒、调架。结果表明:该支架支护能力、结构强度、使用效果达到预期目标,在开采过程中较好地控制了采场顶板,较好地防护了刮板输送机、采煤机的安全作业环境,减少工程维护量,保障工作面采煤效率。

将基于ZY10000/19/38型两柱掩护式液压支架基本结构,通过有限元分析软件构建两柱掩护式液压支架有限元模型,并以此为基础进行两柱掩护式液压支架有限元仿真分析,根据分析结果提出液压支架结构优化方案,最终将优化方案应用于工程实践,检验优化方案的可用价值。

根据平煤股份十二矿千米埋深综采工作面中厚煤层的具体赋存条件,针对深部开采过程中存在的现有设备支护能力不足、1.75 m中心距设备运输困难、与现有综采设备部配套利用率差,1.5 m中心距掩护式液压支架工作阻力不能超过8000 kN的技术瓶颈等难题进行分析,对液压支架的总体参数、结构特点、液压系统等关键技术进行研究,完成了1.5 m中心距ZY9000/20/40D掩护式液压支架设计,对类似条件支架选型设计、千米埋深综采工作面开采提供了一定的参考。

根据3311工作面煤层赋存条件,结合大采高支架和分层开采工艺的特点,设计了两柱掩护式大采高铺网液压支架。在支架掩护梁后部设置尾梁,在后连杆、底座上设置定滑轮装置。在移架过程中完成铺网,提高了效率,降低了劳动强度。

针对开采过程中液压支架的支护能力弱、煤壁片帮和冒顶等问题,提出一种两柱掩护式液压支架,通过分析其力学性能,研究矿山压力特点,对两柱掩护式液压支架的适应性进行评价。通过现场观测表明:两柱掩护式液压支架的工作阻力能满足顶板控制要求,支护能力能满足实际开采需要。