针对现有综采工作面两巷120 m超前支护设备配套难题,研究如何在不加长转载机落地段长度的情况下,实现工作面两巷120 m超前支护。论文以正通煤业公司302综放工作面运输巷和材料巷120 m超前支护设备配套为例,详细介绍了运输巷条梁式超前支架跨转载机电机和破碎机电机整体式布置、单元式超前支架与条梁式超前支架组合布置以及全部采用单元式超前支架进行120 m超前支护三种配套方案优缺点,对比分析了材料巷全部采用条梁式超前支架和全部采用单元超前支架进行120 m超前支护利弊,结合煤矿实际使用情况,给出了较为合理的120 m超前支护配套方案,为上述问题的最终解决提供参考。

针对薄煤层液压支架抬底千斤顶设计难题,以ZY9000/088/16D型薄煤层液压支架为例,阐述了抬底千斤顶工作原理,介绍了薄煤层单腔进液特殊型抬底千斤顶具体设计方案。根据抬底千斤顶在使用过程中经常出现活塞杆和缸口密封损坏问题,分析了抬底千斤顶具体损坏原因。在此基础上,结合该型抬底千斤顶具体结构特点,提出了相对合理改进方案,完善了抬底千斤顶活塞杆和缸口限位措施。实践表明,改进后的抬底千斤顶基本满足了液压支架抬底需要,可为类似问题的解决提供参考。

邵寨煤业公司2201工作面煤层平均厚度2 m,面长300 m,选用ZY12000/15/30D型两柱掩护式液压支架进行支护,实际开采过程中安全阀频繁开启,论文详细分析了工作面液压支架频繁开启原因,得出了工作面安全阀频繁开启原因。工作面采高较小,液压支架支护性能得不到充分发挥;煤层埋藏较深,工作面长度较长,矿压显现强烈;工作面上覆岩层岩性较弱,承载能力有限,上述三个问题是造成工作面安全阀频繁开启原因。在此基础上,提出了具体整改方案,实施效果明显,为类似问题的解决提供参考。

为了解决目前四连杆式液压支架在正常支护状态下不能自主调姿的问题,提出了五连杆式液压支架新架型。针对五连杆式液压支架梁端距摆动幅度过大的问题,根据其具有2个自由度的结构特点,提出了“正常固定,异常解除”的控制优化方法。该方法充分发挥五连杆机构的优点,根据液压支架支护状态判断是否将下前连杆进行固定还是解除固定,以使五连杆机构在四连杆最优状态下进行支护,在五连杆状态下进行调姿。基于液压支架运动仿真分析了下前连杆位置对于连杆力、调姿千斤顶作用力和梁端距的大小影响,综合确定了下前连杆合理支护位置。研究结果为该型液压支架结构设计、梁端距控制优化提供了指导方向。

为解决现有四连杆稳定机构式液压支架支护状态下不能自主调姿的难题,提出了基于五连杆稳定机构式液压支架新架型。五连杆稳定机构有两个自由度,液压支架工作状态下稳定机构能够自由动作,有效解决了目前四连杆式液压支架正常支护状态下无法自主调姿难题。文章针对五连杆式液压支架的具体结构特点,建立了该型支架平面杆系模型,推导出液压支架支护阻力、调姿千斤顶作用力、上前连杆力、下前连杆力和后连杆力等主要力学参数关系式,基于上述关系式,结合Creo软件对其进行运动仿真,根据仿真结果,重点分析液压支架连杆参数对连杆力、调姿千斤顶作用力和支护强度的作用与影响,给出具体优化结果,指出了该型支架参数优化方向。