矩形巷道临时支护设备结构及关键技术研究

摘要

目前煤矿井下掘进机的掘进和支护之间不能很好的衔接,极大的影响了掘进机的掘进效率,影响煤炭的开采速度。由于顺槽和切眼均为矩形(或梯形)断面,为了解决这个问题,研制一种矩形巷道临时支护设备,它集临时支护与铺网于一身,顶梁为网状设计,为临时支护同时打入锚杆提供空间,将临时支护方式与永久支护结合起来,提高掘进机掘进效率。
　　首先对煤岩矩形巷道的力学特性进行分析和数值计算,得出了巷道顶板的压力计算方法,并根据巷道的实际情况提出了矩形巷道锚网支护方法,以此为依据设计研究矩形巷道临时支护设备的结构,临时支护设备的设计理念是尽量利用市场上已有的产品作为临时支护设备的部件,临时支护实现可拆卸,满足强度要求同时,每一部分的重量要求轻,结构要简单,保证实用性。利用ANSYS Workbench,在考虑顶板冒顶工况下,对顶梁进行了有限元分析,在底板不平的情况下,对底座进行了有限元分析,完成了在最危险情况下对顶板和底座的强度分析,为设计的合理性提供理论依据,最后对底座进行了拓扑优化,对顶梁进行了参数优化,分析了优化结构,对结构进行改进。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 课题的研究内容

1.3 本章小结

2 临时支护设备的工作原理

2.1 临时支护设备的结构

2.2 临时支护设备的工作原理

2.3 使用临时支护设备基本要求

2.4 临时支护设备的主要特点

2.5 临时支护设备的承载原理

2.6 本章小结

3 巷道围岩稳定性分析及锚网支护

3.1 巷道地压

3.2 巷道地压计算

3.3 有限元分析计算

3.4 锚网支护设计

3.5 本章小结

4 临时支护的结构及力学分析

4.1 前言

4.2 承载结构件的结构

4.3 辅助装置

4.4 力学分析

4.5 本章小结

5 临时支护设备的有限元分析

5.1 ANSYS Workbench介绍

5.2 顶梁的有限元分析

5.3 底座的有限元分析

5.4 本章小结

6 临时支护设备主要部件的结构优化

6.1 基于AWE的底座拓扑优化

6.2 基于Pro/E和AWE的结构参数化优化

7 结论

参考文献

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