大采高液压支架稳定性控制技术研究

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厚煤层大采高煤炭开采工作面由于开采高度高,赋存条件复杂,顶板来压强烈,煤壁片帮严重,因此用于工作面支护的大采高液压支架的稳定性相对较差,煤矿失稳事故频发,生产效率及安全性降低,严重限制了厚煤层煤炭资源的开采、利用。论文对大采高液压支架稳定性控制技术展开研究,为提高大采高支架稳定性,解决工程实践问题提供支持。  论文首先以工程实例为对象,以“砌体梁”理论为指导研究了厚煤层工作面顶板运动规律,以“压杆理论”作为理论支撑分析厚煤层煤壁片帮特性及机理,利用UDEC对煤壁失稳特性进行仿真分析,研究了大采高液压支架与厚煤层煤炭开采工作面围岩的刚度、强度耦合关系;其次分为横向、纵向、端头稳定性三方面对大采高液压支架的结构进行稳定性研究,具体分析了孔轴间隙、四连杆机构、工作面倾斜角度、顶板条件等因素的影响机理,并提出了提高稳定性的方法;然后根据液压系统工作原理利用AMESim建立并分析电液换向阀、安全阀、液控单向阀等液压关键元件及立柱回路、平衡回路、推移回路等主要回路的工作特性,验证液压系统整体稳定性,提出了解决平衡回路安全阀频繁开启以及无法自动补液问题的方法;最后分析研究了带压移架控制方式的特点及优势,根据带压移架的性能要求设计了带压移架控制回路并进行性能分析。  通过研究论文提出了通过增加护帮长度、护帮油缸缸径的方法解决随采高增加煤壁中上部片帮愈加严重的问题;通过具体设计限位块解决支架端头失稳及其导致的平衡千斤顶损坏问题;提出利用平衡回路自身工作特性进行优化以解决平衡回路安全阀频繁开启、容腔无法自动补液的问题,改善支架围岩耦合关系;设计了带压移架控制回路以提高支架支护顶板性能,维护工作面稳定性。论文的研究能够促进厚煤层资源利用向高效、安全的集约化方向发展,具有一定的实际指导意义。
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