大采高工作面矿山压力与液压支架关系

摘要

液压支架、采煤机和刮板输送机是煤矿的三大设备,液压支架投资约占工作面成套设备总投资的60％以上,其适应性、可靠性是决定工作面能否安全高效生产的关键因素。液压支架是保证工作面安全生产的主要装置,因此对液压支架的稳定性与变形特征的研究有重要的理论和现实意义。
　　液压支架的试验和在井下使用情况表明,液压支架的破坏形式有几种,其中偏载和扭转工况下支架结构件损坏的概率更大。形变是支架破坏的前提和先决条件。研究支架在破坏前的形变对研究支架破坏机理有深刻的意义。液压支架变形的研究将为液压支架可靠性方面的设计提供模拟实验方面的依据。矿山压力是引起支架破坏的主要因素,由于采高与控顶距、开采深度对矿山压力大小的影响最大,本论文将对上述两种因素影响进行数值模拟分析。
　　本文通过现场搜集数据,建立液压支架三维模型,将矿山压力作为对模型的约束条件。运用计算机有限元分析软件。实现矿山压力作用下工作面液压支架变形情况的分析。通过选取西北地区、华北地区两个不同采高、不同地质条件工作面的液压支架进分析。从而达到类比分析的目的。最后对液压支架的位移变形情况进行分析总结,通过分析得出大采高工作面液压支架形变的特点和规律。
　　(1)液压支架整体有向下移动趋势,支架整体向煤壁靠近倾斜,在工作面现场表现为支架底座少量沉陷入底板。
　　(2)液压支架的位移情况为,液压支架在工作面的形变方向为顶梁下沉,底座前端下沉,底座末端翘起。底座后端陷入的量大于底座前端,底座前端移向煤壁,而且底座的移进量较大。
　　(3)前后的连杆的变形不大,支架掩护梁的变形量较大。且有向煤壁,向下的趋势。顶梁移向煤壁。
　　(4)国内外的矿山压力假说虽然有不同,但是在内容上确有相似之处。即煤层埋藏较深,上覆岩层软硬岩层交替分布和其他地质条件发育充分,可形成平衡拱结构。
　　(5)通过对西北地区和华北地区两个工作面的矿山压力的理想计算,对两个工作面的实测矿山压力的记录,得出煤矿的实际矿山压力远大于理想状态下的矿山压力。

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1 绪 论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究的历史和现状

1.3 矿山压力、液压支架工作阻力研究的意义

1.4 研究的主要内容和方法

2 液压支架工作面的地质资料

2.1 我国主要的聚煤期

2.2 华北地区含煤地质情况概述

2.3 西北地区含煤地质情况概述

2.4 工作面地质资料

2.5 本章小结

3 建立ANSYS模型

3.1 地质资料对比分析

3.2 建立液压支架三维模型

3.3 本章小结

4 液压支架的受力分析

4.1 对液压支架进行简化

4.2液压支架的受力分析和计算

4.3本章小结

5 矿山压力的计算

5.1 理想状态下的矿山压力

5.2实测工作面矿山压力

5.3本章小结

6 液压支架的数值模拟计算

6.1模型的前处理

6.2 模型的求解

6.3 模拟计算及结果

6.4 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢