充填液压支架力学模型与强度评价标准的研究

发布时间：2017-11-07 06:34

  本文关键词：充填液压支架力学模型与强度评价标准的研究

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【摘要】：充填开采是提高煤炭资源采出率、改善矿区环境、实现煤炭产业高效绿色开采的重要途径。充填液压支架是充填开采的支护设备,它的稳定性直接影响着充填效率、充实强度、以及充填后岩层扰动。充填液压支架相对于传统液压支架,其支架后加设了后顶梁及支撑立柱结构,由于这样特殊的结构,致使其工作状态和与上部岩层的作用关系也发生了巨大变化;并且,充填液压支架现有的设计方法是单纯的依照一般液压支架而设计,缺乏对充填液压支架力学模型进行系统性地研究,所进行的强度试验也是沿用了《液压支架通用技术条件》(MT312-2000)中对一般液压支架进行的试验方法而进行的,并未考虑后顶梁、支撑立柱的受载状况。因此,这些年来,充填液压支架技术标准也就一直没有建立起来,设计和出厂验收时仍然沿用一般液压支架的强度试验标准,技术评价不合理、不确切。本课题研究的目的就是为了揭示充填液压支架承载规律,为进一步确定其强度试验方法和技术标准提供理论依据,主要工作如下:(1)通过了解近代充填液压支架发展状况,分析三种充填液压支架分类及其在实际使用中的优缺点,提出针对充填液压支架强度试验标准的研究目标。(2)依照岩层移动的两种基本理论,对传统采煤与充填采煤的上覆岩层变形规律进行了分析,揭示了充填开采岩层的关键层不容易破断的规律;使用“关键层”理论,重新构建了关键层的力学模型,通过理论计算得出了围岩受力参数的计算公式,为确定充填液压支架支撑控顶区压力分布奠定了理论基础;根据某矿用充填液压支架支撑岩层参数,分析得到了顶梁上部的受力分布状态。(3)选用ZC6000/21/42型充填液压支架为研究对象,构建其力学模型,详细推导力学模型中外载荷的求解方程,对充填液压支架的主要零部件进行受力分析与计算,并得到相应的理论数据;根据充填液压支架的受载状态,提出几种针对充填液压支架强度试验的加载试验方案。(4)建立充填液压支架实体模型,并使用ANSYS软件对上述几种加载试验方案进行有限元分析,并得到试验应力与应变分布,以及相应的试验数据;将理论数据与试验数据相对比,从而验证充填液压支架力学模型的正确性。(5)针对充填液压支架在实际工作中会遇到复杂的顶板情况,提出两种极端载荷下的加载试验方案,并通过有限元分析方式,找到充填液压支架的受载薄弱点。(6)通过总结,提出了充填液压支架在进行强度试验时的指导性意见,并针对如何使用一般试验台来对充填液压支架进行强度试验,提出了具体的解决办法与替代方案。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD355.4

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 付明春;;液压支架扭转强度的分析[J];辽宁高职学报;2015年06期

2 刘春花;聂凤军;;澳大利亚坎宁顿银-铅-锌矿床地质特征和成矿模型[J];地质通报;2015年06期

3 赵云龙;王海琳;于怀磊;;充填开采技术研究浅析[J];科技创新导报;2014年33期

4 李秋生;李蒙;贾卓;白欣;李路路;;ZC6000/21/42型液压支架的强度试验与有限元分析[J];煤矿机械;2014年11期

5 白光超;;多种采场条件下的充填开采适用性工艺研究及实践[J];煤炭工程;2014年09期

6 张栓文;李蒙;徐昌盛;高添;张保民;;高水包式充填技术探讨[J];煤矿机械;2014年06期

7 程骏;;充填液压支架的应用及发展展望[J];煤矿开采;2014年03期

8 黄智才;徐文斌;郐开富;李素;陈刚;;澳大利亚芒特艾萨地区遥感地质特征与找矿模型——以沉积变质型铜多金属矿为例[J];地质通报;2014年Z1期

9 高添;李秋生;王亮亮;张晓静;;新型高水充填液压支架的研究[J];煤矿机械;2014年03期

10 唐琨;冯梅梅;;充填液压支架顶梁结构有限元分析及优化[J];煤矿机械;2014年02期

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 路兰勇;ZC6000/18/38型综采充填液压支架关键技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

2 李忠建;半胶结低强度围岩浅埋煤层开采覆岩运动及水害评价研究[D];山东科技大学;2011年

3 闫海峰;液压支架虚拟监控关键技术研究[D];中国矿业大学;2011年

4 潘宏宇;复合关键层下采场压力及煤层瓦斯渗流耦合规律研究[D];西安科技大学;2009年

5 张吉雄;矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D];中国矿业大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 高添;高水充填液压支架的设计研究[D];河北工程大学;2014年

2 宋志江;矸石充填液压支架的研究[D];河北工程大学;2013年

3 秦润泽;放顶煤液压支架的应力测试及有限元分析[D];西安科技大学;2012年

4 黄显智;煤矿液压支架空间力系分析方法研究[D];华中科技大学;2012年

5 张怡馨;液压支架应力分析研究[D];西安科技大学;2011年

6 刘晓倩;基于虚拟样机的液压支架试验主机设计与研究[D];山东科技大学;2011年

7 李蓉;液压支架报废技术检验规范的研究[D];太原理工大学;2008年

8 郭文;浅埋煤层顶板结构灾害机理研究[D];西安科技大学;2008年

9 李立;基于有限元法的ZFS3200型液压支架工程分析[D];山东大学;2007年

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本文编号：1151286