浅埋“两硬”厚煤层放顶煤液压支架技术研究

摘要

放顶煤支架是现代煤矿高效综采和安全生产最关键的设备之一，在综合机械化放顶煤开采中起到支护顶板、维护作业空间和推移工作面采煤机以及运输机的作用，然而我国煤层地质条件复杂，液压支架在浅埋深、硬顶板、硬煤层的“难放顶煤”条件下开采时，由于技术限制，使得顶煤难以冒落和回收，综放开采和效率不是很高。论文提出，解决浅埋“两硬”地质条件下特厚煤层放顶煤开采高产、高效、高回收率的关键，是液压支架的支、护、放顶煤问题。ZF12000/23/40D型支架是结合安家岭9＃煤层设计的大采高两柱放顶煤液压支架，本文以此为例，进行相关研究与分析。
　　论文首先介绍了工作面地质条件和配套设备，并应用矿山压力及控制理论结合矿井浅埋“两硬”的特点分析“支架——围岩”关系，研究放顶煤液压支架技术方案。针对ZF12000/23/40D型支架进行四连杆机构运动、受力分析及参数优化，使放顶煤液压支架具有超大支撑力作用在坚硬顶煤上，反复支撑足以使坚硬顶煤破碎放落，并能对大块硬煤破碎，放煤充分，提高回采率。
　　基于ANSYS有限元分析软件，对ZF12000/23/40D型支架进行应力及强度分析。通过网格划分、施加载荷及边界条件，精确仿真支架在顶梁扭转、顶梁偏载、顶梁弯曲等不同工况下，其复杂结构的应力场及应力集中，并对云图结果进行了分析，为放顶煤液压支架设计中如何提高结构件强度和承载力提供了科学依据。
　　最后，根据浅埋“两硬‖厚煤层放顶煤液压支架结构设计及技术参数，结合综放支架总体配套图、液压支架效果图简述了综放三机配套设置，作为本课题技术研究结论，也为国内煤炭企业技术装备提供了新的思路和参考。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外放顶煤液压支架研究及技术的综合比较

1.3本课题的研究目标、主要工作和技术路线

1.4 本章小结

2 浅埋“两硬”厚煤层放顶煤液压支架技术方案

2.2工作面概况

2.2 浅埋“两硬”厚煤层综放工作面支架——围岩关系

2.3浅埋“两硬”厚煤层放顶煤液压支架技术方案

2.4浅埋“两硬”厚煤层放顶煤液压支架主要结构和技术参数

2.5本章小结

3 放顶煤液压支架优化设计

3.1液压支架机构运动分析

3.2液压支架受力分析

3.3本章小结

4 放顶煤液压支架有限元结构应力及强度分析

4.1三维建模

4.2单元选择与网格划分

4.3边界条件

4.4材料属性

4.5应变应力有限元分析

4.5 有限元分析结论

4.6本章小结

5 综放支护装备放顶煤液压支架设计图例

5.1放顶煤液压支架结构设计及主要技术参数

5.2工作面综放支架总体配套设备

5.3工作面中部支架效果图

5.4本章小结

6 结论

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录