大采高综采工作面悬移迈步式超前支架研究与设计

摘要

以红柳林煤矿大采高综采工作面运输顺槽（巷道）的超前支护为研究对象，研制了一种悬移迈步式超前支护液压支架。该型式支架由六条纵粱、四条横梁以及吊挂在横梁上的支撑油缸和水平油缸组成。纵梁是支架对巷道顶板的直接支撑体，横梁是支撑油缸与纵梁间的传力体及纵粱水平移动的滑移托梁。依据巷道围岩力学分析确定了支架的结构和支护性能参数。在研究确定的支护原理和参数基础上，首先建立了三维实体仿真模型和虚拟样机设计，并对超前液压支架进行了整架有限元强度分析和材料力学计算。根据分析计算结果完成了支架的样机设计和制造，样机经现场工业试验，验证了该支架结构设计的合理性和对红柳林煤矿大采高综合机械化采煤工作面运输顺槽（巷道）的超前支护的适应性。 三维实体仿真模型和虚拟样机设计以Solid Works软件为平台。首先建立悬移迈步式超前支架各个梁体构件的实体模型。通过虚拟装配最终实现支架的虚拟样机模型。应用ANSYS软件对该模型进行了支架整体有限元静力学分析，并依据材料力学理论进行力学模型分析和强度计算。两者结果对比以相互验证两种分析计算方法的可靠性。 样机在红柳林煤矿15206综采工作面进行的现场试验表明，该悬移迈步式超前支架的结构及参数合理、自稳能力强，显著提高了大采高综采面运输巷超前支护的安全性。

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