针对现有巷道支护难以抵抗冲击地压产生的强震强冲作用从而造成支护失效、巷道垮塌及人员伤亡这一难题,基于巷道围岩-支护系统的静力学与动力学理论分析,提出了防冲支护设计的6项原则,即让位阻力可变原则、让位位移可变原则、让位刚度可变原则、让位频率可变原则、让位速度可变原则和让位能量可变原则。研制了具有吸能功能的巷道防冲液压支架,通过实验室试验对支架防冲装置中的诱导式预折纹构件进行了吸能特性研究,得到单节防冲构件平均让位阻力1820 kN,让位位移100 mm,让位刚度和频率为0,让位速度为2.3 m/s,让位吸能为182 kJ;双节防冲构件平均让位阻力为2010 kN,让位位移为200 mm,让位刚度和频率为0,让位速度为2.2 m/s,让位吸能为402 kJ,2种构件的实验结果都达到防冲液压支架的技术参数要求。进一步,对防冲液压支架在耿村煤矿井下的支护状态与...

为了解决目前煤矿井下巷道支护设备和支护材料在冲击地压作用下发生损坏破坏和失效的问题,设计研发了一种新型多肋板吸能构件。首先,根据防冲支架吸能构件的作用原理,明确了吸能构件的设计要求,提出了一种多肋板型吸能构件,对吸能构件的构型和截面形状展开了结构设计,给出了多肋板型吸能构件尺寸图与三维模型图;基于简化的超折叠单元理论剖析了“井”形管的能量耗散途径,推导出了“井”形管的平均支反力预测公式;其次,采用数值模拟方法对多肋板型吸能构件吸能特性展开了仿真研究,并探究了肋板厚度和不同材料对多肋板型吸能构件的吸能性能的影响,得出了肋板厚度和材料显著影响吸能性能的结论。最后,利用MATLAB的遗传算法进行了优化,利用参数优化结果,重新设计了多肋板型吸能构件,并进行了仿真试验,将仿真试验与压溃试验的结果进...

当煤矿井下发生冲击地压时,矿用液压支架的冲击性失效,常常会引起巷道支护系统的破坏,进而引发巷道坍塌,造成矿难。当前通过添加吸能构件来提高支架的防冲击性能是防治巷道冲击地压的有效途径之一。而不同类型吸能构件的压溃变形模式不同,表现出的吸能特性和力学特性也不同。本文采用数值方法对不同类型、支座和壁厚的吸能构件进行了冲击压溃模拟,通过对各相关防冲吸能参数的对比分析可知:预折纹吸能构件支撑反力最大、具有良好的吸能能力,但变形过程稳定性较差;外翻式吸能构件的塑性变形能力强,有效让位行程最大,但支撑力较小,不适合单独使用;扩径式吸能构件变形过程稳定性最好,其塑性变形后的径向位移较小,节省工作空间,但支撑能力较差,适用于小型液压支架或用作其他特殊用途。

为提高冲击倾向性巷道围岩稳定性,以小庄煤矿40309工作面回风顺槽为研究对象,采用理论分析和现场监测的方法对防冲液压支架在冲击倾向性巷道支护中的应用展开研究。结果表明:防冲液压支架的吸能让位功能可提升冲击倾向性工作面巷道围岩的稳定性;采用防冲液压支架可有效控制超前支护区段巷道围岩变形;防冲液压支架支护区段顶板与两帮变形量均控制在100 mm以内,可保障工作面安全回采。

针对冲击倾向性综放工作面三机配套问题,采用理论分析计算和现场实测的研究方法,对小庄煤矿冲击倾向性40309综放工作面三机配套问题展开研究。研究结果表明:动静载叠加超过临界载荷是冲击矿压产生的主要原因,根据防冲和三机能力适配原则,确定了三机选型。

为提高防冲液压支架的让位吸能大小,提高防冲液压支架的安全性,设计一种点阵让位吸能装置。采用有限元仿真的方式分别研究3种典型点阵胞体的比吸能及单位质量支撑力,确定金字塔结构为最佳拓扑胞体结构。采用三因素五水平的正交实验分析胞体高度,胞体立足倾斜宽度及胞体立足直径对点阵芯体的吸能大小及支撑力的影响规律,确定最佳的胞体结构参数。通过仿真分析得到最佳结构参数的金字塔点阵吸能装置的总吸能为1470 kJ,支撑力为4679.76 kN,且支撑力较平稳。证明金字塔结构点阵吸能装置具有优越的吸能性,能够提高防冲液压支架的安全性。