安全高效的采场临时支护方式是保证顶板稳定的重要手段之一,传统的木支柱支护仍为我矿采场主要的临时支护手段,采场支护水平较低,难以满足采场支护要求,必须寻求更安全有效的支护技术和手段。单体液压支柱初撑力大而且均匀,能有效抑制充填体顶板离层,且可以回收再利用,因此,武山铜矿拟通过引进单体液压支柱,达到既能提高支护效率和质量,又能实现降本增效的目标。

针对综采工作面纯水液压支架立柱初撑力严重不足、不均问题,在深入分析现有纯水液压支架自动增压阀结构特点的基础上,设计一种新型全液控式连续自动增压阀,由双顶杆式单向阀和二位三通液控换向阀等组成,避免了增压活塞密封过孔问题,通过试验对方案的可行性进行了验证。试验结果表明,全液控式连续自动增压阀兼有低压大流量升柱和高压小流量自动连续增压特性,可实现长寿命、高可靠增压工作,能有效保证纯水液压支架立柱初撑力的要求,为煤矿安全高效生产提供技术支撑。

针对综采工作面液压支架初撑力调整采用人工调整的方式存在调整精度差、耗时长、安全风险大等问题,提出一种液压支架初撑力控制系统。该系统以工作油缸液压压力调整为基础,通过电磁控制阀对液压支架初撑力进行调整。在1506综采工作面现场应用后,该系统可在10 s内即完成初撑力调整,且初撑力最大变化量在0.3 MPa以内,取得较为显著的应用成效。

设计了一种自动提高液压支架初撑力的装置,即自动加压控制装置,以提高液压支架立柱底腔压力,缩短立柱运行时间,有效支撑综采工作面顶板,防止顶板离层造成冒顶事故。在不改变液压支架液阀组结构、不影响进液和升支架正常工作的情况下,保证了综采工作面安全生产。该装置采用液压机械技术,结构简单,安全可靠。通过对液压支架液压回路的模拟分析和现场试验,液压支架液压系统稳定,增压效果好,振动小,具有很好的推广应用价值。

为解决梧桐庄矿超长软顶工作面顶板控制难、支护阻力不足等开采问题,以该矿182605工作面为研究背景,利用地质资料调查、理论计算和数值模拟等方法确定了液压支架主要技术参数,并对该开采条件下的工作面液压支架进行合理选型。结果表明,支架支护强度应不小于0.823 MPa,初撑力确定为5232 kN,工作阻力达到6400 kN能够满足安全回采,最终选用ZZ6400/19/42D型四柱掩护式液压支架。通过现场实践效果,该支架对软顶和大倾角问题具有较好的控制作用,防倒防滑性能及采高范围增大,经济效益良好。

针对目前液压支架在支护过程中初撑力调节系统反应速度慢、调节滞后性大,无法充分利用巷道围岩的自承载能力的缺陷,提出了一种新的初撑力自动调节控制系统,其以神经网络孔为核心,实现了液压支架初撑力随巷道围岩压力自动调整,根据实际应用表明,新控制系统下液压支架的响应速度比优化前降低了91.25%,对围岩压力变化的跟踪精度比优化前提升了5.5倍,显著提升了液压支架的控制精度和支护安全性。

为解决当前综采工作面液压支架初撑力、支护强度等支护参数不满足实际生产需求的问题,以灵泉矿3号煤层所属工作面为研究对象,在对其工作面地质条件分析的基础上对液压支架的工作现状进行分析,并基于数值模拟手段确定了液压支架的支护强度,以及理论计算确定了液压支架的工作阻力。

针对综采工作面液压支架初撑力不足与不均问题,在深入分析现有液压支架初撑力自动增压系统原理的基础上,开发了一种能够自动连续工作的全液控顶杆式连续自动增压阀,建立AMESim仿真模型,分析了自动增压阀的增压特性及增压效果,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明,该自动增压阀兼有低压大流量升柱和高压小流量自动增压功能,能实现长寿命增压工作,可有效保证液压支架初撑力的要求,为煤矿安全高效生产提供一定的便利条件。

论述了全自动液压增压器可以在保持原有泵站功率的条件下，自动增大进入支柱的乳化液的压力，从而达到设计的初撑力。

针对普遍存在的工作面液压支架初撑力不足的问题，采用一款能够自动连续工作兼有低压大流量升柱和高压小流量自动增压功能的全液压自动增压阀来解决。在自动增压原理的基础上，制造了该增压阀，并搭建试验台对其进行功能测试，精确测试出增压阀的增压比，满足了液压支架的设计要求。