为进一步探究厚煤层大采高液压支架的优化设计工作,以正文煤业11105工作面所使用的ZY12000/29/65型两柱掩护式液压支架为研究对象,对该液压支架在大采高煤层下应用效果较差的问题进行优化,设计了一种五连杆两柱掩护式液压支架,并对该支架结构的上前连杆、下前连杆和后连杆3个关键部件的尺寸进行优化调整。从仿真测试结果来看,该液压支架应力值低于材料许用应力,表明支架结构整体稳定,设计基本可行。

为进一步探究掩护式液压支架的力学性能特点,以ZY-7200-18-40D型掩护式液压支架为研究对象,首先结合力学分析方法确定其关键部件参数;而后应用有限元分析方法,对该掩护式液压支架的顶梁、连杆和掩护梁三类主要部件进行有限元分析,分析结果显示,各个主要部件均未出现应力超标或应力集中问题,表明该掩护式液压支架性能基本符合要求,可在后续综采工作中逐步推广应用。

为进一步探究煤矿用液压支架可能的优化路径,以部分煤矿企业应用较多的ZY7200-18-40D型掩护式液压支架为研究对象,应用有限元分析方法对其进行建模分析,通过分析应力分布情况,明确该液压支架在设计方面存在的待改进之处,并应用多变量遗传算法,对该设备的顶梁和底座相关参数进行针对性的优化设计。从优化前后的对比分析结果来看,优化后的掩护式液压支架在应力分布情况上得以显著改善,证明此次优化方案发挥了一定的作用。

为提升综采工作面液压支架的回撤速度和效率,保障煤矿的生产效率和能力,以15202综采工作面为研究对象在对其地质条件分析的基础上,采用KJ-327液压支架压力监测系统对工作面的矿压显现规律进行实测,为后续支护提供数据支撑。采用临时和永久支护相结合的方式对15202回撤通道进行有效支护,保证液压支架能够高效、顺利回撤。

依托斜沟矿18205大采高工作面预掘回撤通道支护设计工程实际,结合矿井18503工作面撤面后井下留有ZY7600/23/47型支撑掩护式支架的有利条件,构建了“锚-索-网联合支护+掩护式液压支架”支承的新型耦合回撤巷道支护方式。依据现场钻孔窥视与巷道表面位移监测结果,在新型支护参数条件下,耦合支护系统对回撤通道围岩稳定产生了积极的控制作用,确保了工作面接替。

近年来大采高采煤技术在工作面得到了广泛使用。经过分析大采高工艺的特点及其适用条件,并对其开采过程中容易引发的煤壁片帮问题、支架倾倒滑倒问题进行处理。通过对比放顶煤采煤法及分层开采与大采高采煤之间的优缺点,使煤矿企业更方便去选用符合本煤矿生产方式的开采工艺,提高煤炭资源的开采效率。

基于掩护式液压支架结构特征,构建掩护式液压支架有限元分析模型,并以此为基础实施掩护式液压支架顶梁底座两端集中载荷仿真分析,根据分析结果确认掩护式液压支架结构受力薄弱点,提出结构优化方案,并将此方案应用于工程实践,保障结构优化方案的有效性。

以ZY9000/22/45D型掩护式液压支架掩护梁为研究对象,用SolidWorks建模,利用有限元分析软件ANSYS Workbench针对掩护梁在具体工况下的分析,得出应力云图与位移云图,找到其应力应变的规律。对受力不大的掩护梁进行尺寸优化,使支架的结构更加合理。对优化后的结构进行工况分析,验证了改进之后的液压支架整体及部件所受的应力相比于之前有所改善,证明改进方法可行,提高了安全性。

平面连杆机构是由若干个刚性构件用平面低副连接构成的机构，广泛应用于各种机械设备中。煤矿井下工作面的主要支护设备如：掩护式液压支架、支承掩护式液压支架和中位放顶煤液压支架的结构都是用前、后连杆、掩护梁与底座相连接，加上顶梁和立柱等，构成一个平面连杆机构的。图1和图2所示为两种常用液压支架结构图。

普通掩护式支架具有较宽的掩护梁以挡住采空区矸石进入作业空间以及保持稳定的梁端距和承受水平推力等特点,文中对普通掩护式支架分析了液压支架的选型、液压系统设计和立柱系统的设计,这一研究对于掩护式液压支架的推广应用具有一定的意义。