综掘巷道滑移式超前支架力学特性研究
发布时间：2021-03-06 18:05
井下进行的过多的开采作业使得巷道围岩自始至终都承受着累积冲击,巷道在冲击之下所受的不可逆应变造成巷道稳定性减弱,更严重的会发生坍塌、冒顶事故。本文提出一种滑移式超前支架装备,介绍滑移式超前支架的基本组成及工作原理,研究该装备力学特性,对于滑移式超前支架应用、有效控制顶板变形、保证掘支同步、保障高效生产具有十分重要的理论和实践意义。以Solid Works软件为基础,建立滑移式超前支架的实体模型。考虑综掘巷道岩体属性,建立综掘巷道顶板力学模型。通过机理建模的方式,分别构建支护与顶板之间的静力学和动力学模型。运用ANSYS workbench软件分析了滑移式超前支架在迈步过程状态和全支撑状态两种工况下受顶板载荷影响下的应力、应变情况,分析了超前支架结构产生变形的根本原因,得出了超前支架结构变形规律。采用Recur Dyn软件进行仿真分析,建立滑移式超前支架柔化仿真模型,对仿真结果分析分别得到推移油缸推移迈步时横梁受力情况和纵梁推移过程推移油缸应变情况。将传统的PID与模糊控制技术结合,对PID的有效参数进行自稳定调整,提高PID控制器在控制过程中的适应性,同时进行了支撑力自动控制系统仿真实...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滑移式超前支架示意图
辽宁工程技术大学硕士学位论文12免于突发砸落事故。图2.2滑移式超前支架支护原理Fig.2.2Supportingprincipleofhead-ontunnelwithadvancedsupportingequipment“滑移迈步、交互支撑”作为滑移式超前支架的基本工作原理，其设备主要支护形式可以简单分为两种，即单支护和全支护。在综掘巷道掘进过程中，掘进机会不断推进掘进断面，滑移式超前支架也需轮流式向前移动。在设备轮流式向前行走过程中，前后支撑架能够交替支护顶板，使顶板在设备滑移过程中也能得到有效支护。超前支架采用滑移迈步方式进行移动，迈步之前，首先收回侧面护板，随后下降后支撑架立柱，由前支撑架单独支护顶板，后支撑架立柱下降到一定程度后后支撑架顶梁依附于前支撑架上，此时后支撑组底座随立柱收缩逐渐抬起，使后支撑架悬挂于前支撑架上；之后推移油缸活塞杆伸出，推动悬挂的后支撑架前移迈步；后支撑架前移单个步距后推移油缸停止运动，后支撑架立柱油缸伸出，巷道底板与后支撑架底座再次接触，把纵梁顶起，从而巷道顶板被支撑在这个过程中，与巷道顶板接触并承担顶板压力的只有一组支撑架，也即为单支护状态。后支撑架滑移迈步过程完成后，后支撑架顶梁重新支护顶板，此时前后支撑架均处于支护状态，整机处于全支护状态。随后前支撑架的立柱下降与顶板脱离，前支撑架立柱持续收缩，底座离开巷道底板，前支撑架悬空，后支撑架单独支护顶板，整机处于单支护状态；随后推移油缸活塞杆缩回，带动前支撑架前移迈步；前支撑架前移单个步距后立柱油缸伸出，前支撑架恢复支撑状态，整机完成一个滑移迈步动作的循环。滑移式超前支架依靠支撑组交替悬挂推移实现滑移迈步，通过滑移迈步方式跟随掘进机移动。滑移式超前支架顶梁前部安设有锚网自动铺设机构，能够在设备滑移?
辽宁工程技术大学硕士学位论文14控制元件是操纵阀。2）阻尼回路阻尼回路可以使液压缸的动作平稳，使浮动状态下的液压缸具有一定的抗冲击负荷能力。它是在液压缸工作支路上设置节流阀或节流孔而成。3）锁紧回路锁紧回路用来闭锁液压缸工作腔内的液体，使其在不操作时也能承载。超前支架中，单向锁紧回路可用于控制推进油缸，防止拉架时不稳，为支架提供防滑防倒等能力。4）自保回路如下图所示，操纵阀置于左位升柱时，立柱下腔液压升高，高压液体使二位二通自保阀3的液控阀K开启（右位），压力液通过二位二通自保阀3和单向阀2进入立柱下腔。因而，即使操纵阀复位，仍能保持向立柱下腔供液。操纵阀置于右位立柱降柱时，立柱下腔压力降低，二位二通自保发3在弹簧作用下复位（左位）。立柱下腔设置自保供液回路，可以保证立柱支撑力达到额定初撑力而不受操作因素影响，显著改善了支架的实际支护能力，有利于顶板维护。1.立柱2.单向阀3.二位二通自保阀4.推进油缸5.二位二通解锁阀6.二位二通自保操纵阀图2.4自保回路Fig.2.4Self-preservationcircuit5）背压回路背压回路如下图所示，他能使液压缸工作腔在回液时保持一定的压力——背压。立柱下腔的背压可以实现支架擦顶带压移架。如下图所示所示，将操纵阀6置于左位，向推移油缸5前腔供给压力液准备移架，但因支架未卸载还撑紧与顶底板之间，此时支架并不移动。此时高压液体到达背压阀3的液控口K，使二位二通阀关闭。然后，将操纵阀4置于左位降柱，液控单向阀在压力作用下开启，当立柱下腔液体压力大于背压阀中溢流阀的开启压力时，立柱下腔液体流回液管O。该溢流阀对立柱下腔产生的背压应能使立柱保持对
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿综采工作面回采巷道超前支护分析[J]. 白常亮. 能源与节能. 2020(04)
[2]煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展[J]. 杨健健,张强,王超,常博深,王晓林,葛世荣,吴淼. 煤炭学报. 2020(08)
[3]综采工作面回采巷道超前支护的力学机理研究[J]. 杨继飞. 煤矿现代化. 2020(01)
[4]我国煤矿巷道支护理论及技术的现状与发展趋势[J]. 刘德军,左建平,刘海雁,洪紫杰,文金浩,史月. 矿业科学学报. 2020(01)
[5]回采材巷平行巷道走向布置与垂直巷道走向布置的超前支护优劣研究[J]. 李晓勇,单雄龙. 当代化工研究. 2019(14)
[6]自移式临时支架的异步耦合调平控制方法[J]. 李瑞,蒋威,王鹏江,程佳萌,吴淼. 煤炭学报. 2020(10)
[7]沿空留巷施工与支护技术的应用研究现状[J]. 尘兴邦,丁锴,姜子琦,杜树言. 世界有色金属. 2019(16)
[8]煤巷快速掘进超前支护探究[J]. 于庆. 能源与节能. 2019(09)
[9]我国煤巷掘进技术与装备发展现状[J]. 孙永强. 科技创新与应用. 2019(19)
[10]泰安煤业近距离煤层下组12号煤层工作面巷道支护技术研究[J]. 田王健. 山西化工. 2019(03)
博士论文
[1]综掘巷道迈步式超前支护系统力学特性研究[D]. 卢进南.辽宁工程技术大学 2014
[2]钢管包装电液伺服系统控制策略及其应用研究[D]. 倪敬.浙江大学 2006
硕士论文
[1]深部综采面超前支护体—锚固围岩耦合机理与应用[D]. 柴令.中国矿业大学 2018
[2]超前支护装备位移与初撑力的控制方法[D]. 何勇.中国矿业大学 2018
[3]大采高综采工作面悬移迈步式超前支架研究与设计[D]. 乔永力.西安科技大学 2017
[4]软弱围岩隧道掌子面稳定性及预支护受力特性研究[D]. 李凯.北京交通大学 2016
[5]软弱围岩大断面隧道结构稳定性研究[D]. 陈真才.西安工业大学 2016
[6]综掘巷道超前支架与围岩相互作用研究[D]. 吕志.北方工业大学 2015
[7]大采高综采面运输巷自移式超前支架支护研究[D]. 王威.西安科技大学 2015
[8]超前支护装备—顶板系统力学特性研究[D]. 张睿.辽宁工程技术大学 2015
[9]倒装芯片键合头力学特性研究与结构优化[D]. 宫文峰.桂林电子科技大学 2014
[10]微型履带山地拖拉机稳定性能研究[D]. 张战文.西北农林科技大学 2011
本文编号：3067555
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滑移式超前支架示意图
辽宁工程技术大学硕士学位论文12免于突发砸落事故。图2.2滑移式超前支架支护原理Fig.2.2Supportingprincipleofhead-ontunnelwithadvancedsupportingequipment“滑移迈步、交互支撑”作为滑移式超前支架的基本工作原理，其设备主要支护形式可以简单分为两种，即单支护和全支护。在综掘巷道掘进过程中，掘进机会不断推进掘进断面，滑移式超前支架也需轮流式向前移动。在设备轮流式向前行走过程中，前后支撑架能够交替支护顶板，使顶板在设备滑移过程中也能得到有效支护。超前支架采用滑移迈步方式进行移动，迈步之前，首先收回侧面护板，随后下降后支撑架立柱，由前支撑架单独支护顶板，后支撑架立柱下降到一定程度后后支撑架顶梁依附于前支撑架上，此时后支撑组底座随立柱收缩逐渐抬起，使后支撑架悬挂于前支撑架上；之后推移油缸活塞杆伸出，推动悬挂的后支撑架前移迈步；后支撑架前移单个步距后推移油缸停止运动，后支撑架立柱油缸伸出，巷道底板与后支撑架底座再次接触，把纵梁顶起，从而巷道顶板被支撑在这个过程中，与巷道顶板接触并承担顶板压力的只有一组支撑架，也即为单支护状态。后支撑架滑移迈步过程完成后，后支撑架顶梁重新支护顶板，此时前后支撑架均处于支护状态，整机处于全支护状态。随后前支撑架的立柱下降与顶板脱离，前支撑架立柱持续收缩，底座离开巷道底板，前支撑架悬空，后支撑架单独支护顶板，整机处于单支护状态；随后推移油缸活塞杆缩回，带动前支撑架前移迈步；前支撑架前移单个步距后立柱油缸伸出，前支撑架恢复支撑状态，整机完成一个滑移迈步动作的循环。滑移式超前支架依靠支撑组交替悬挂推移实现滑移迈步，通过滑移迈步方式跟随掘进机移动。滑移式超前支架顶梁前部安设有锚网自动铺设机构，能够在设备滑移?
辽宁工程技术大学硕士学位论文14控制元件是操纵阀。2）阻尼回路阻尼回路可以使液压缸的动作平稳，使浮动状态下的液压缸具有一定的抗冲击负荷能力。它是在液压缸工作支路上设置节流阀或节流孔而成。3）锁紧回路锁紧回路用来闭锁液压缸工作腔内的液体，使其在不操作时也能承载。超前支架中，单向锁紧回路可用于控制推进油缸，防止拉架时不稳，为支架提供防滑防倒等能力。4）自保回路如下图所示，操纵阀置于左位升柱时，立柱下腔液压升高，高压液体使二位二通自保阀3的液控阀K开启（右位），压力液通过二位二通自保阀3和单向阀2进入立柱下腔。因而，即使操纵阀复位，仍能保持向立柱下腔供液。操纵阀置于右位立柱降柱时，立柱下腔压力降低，二位二通自保发3在弹簧作用下复位（左位）。立柱下腔设置自保供液回路，可以保证立柱支撑力达到额定初撑力而不受操作因素影响，显著改善了支架的实际支护能力，有利于顶板维护。1.立柱2.单向阀3.二位二通自保阀4.推进油缸5.二位二通解锁阀6.二位二通自保操纵阀图2.4自保回路Fig.2.4Self-preservationcircuit5）背压回路背压回路如下图所示，他能使液压缸工作腔在回液时保持一定的压力——背压。立柱下腔的背压可以实现支架擦顶带压移架。如下图所示所示，将操纵阀6置于左位，向推移油缸5前腔供给压力液准备移架，但因支架未卸载还撑紧与顶底板之间，此时支架并不移动。此时高压液体到达背压阀3的液控口K，使二位二通阀关闭。然后，将操纵阀4置于左位降柱，液控单向阀在压力作用下开启，当立柱下腔液体压力大于背压阀中溢流阀的开启压力时，立柱下腔液体流回液管O。该溢流阀对立柱下腔产生的背压应能使立柱保持对
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿综采工作面回采巷道超前支护分析[J]. 白常亮. 能源与节能. 2020(04)
[2]煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展[J]. 杨健健,张强,王超,常博深,王晓林,葛世荣,吴淼. 煤炭学报. 2020(08)
[3]综采工作面回采巷道超前支护的力学机理研究[J]. 杨继飞. 煤矿现代化. 2020(01)
[4]我国煤矿巷道支护理论及技术的现状与发展趋势[J]. 刘德军,左建平,刘海雁,洪紫杰,文金浩,史月. 矿业科学学报. 2020(01)
[5]回采材巷平行巷道走向布置与垂直巷道走向布置的超前支护优劣研究[J]. 李晓勇,单雄龙. 当代化工研究. 2019(14)
[6]自移式临时支架的异步耦合调平控制方法[J]. 李瑞,蒋威,王鹏江,程佳萌,吴淼. 煤炭学报. 2020(10)
[7]沿空留巷施工与支护技术的应用研究现状[J]. 尘兴邦,丁锴,姜子琦,杜树言. 世界有色金属. 2019(16)
[8]煤巷快速掘进超前支护探究[J]. 于庆. 能源与节能. 2019(09)
[9]我国煤巷掘进技术与装备发展现状[J]. 孙永强. 科技创新与应用. 2019(19)
[10]泰安煤业近距离煤层下组12号煤层工作面巷道支护技术研究[J]. 田王健. 山西化工. 2019(03)
博士论文
[1]综掘巷道迈步式超前支护系统力学特性研究[D]. 卢进南.辽宁工程技术大学 2014
[2]钢管包装电液伺服系统控制策略及其应用研究[D]. 倪敬.浙江大学 2006
硕士论文
[1]深部综采面超前支护体—锚固围岩耦合机理与应用[D]. 柴令.中国矿业大学 2018
[2]超前支护装备位移与初撑力的控制方法[D]. 何勇.中国矿业大学 2018
[3]大采高综采工作面悬移迈步式超前支架研究与设计[D]. 乔永力.西安科技大学 2017
[4]软弱围岩隧道掌子面稳定性及预支护受力特性研究[D]. 李凯.北京交通大学 2016
[5]软弱围岩大断面隧道结构稳定性研究[D]. 陈真才.西安工业大学 2016
[6]综掘巷道超前支架与围岩相互作用研究[D]. 吕志.北方工业大学 2015
[7]大采高综采面运输巷自移式超前支架支护研究[D]. 王威.西安科技大学 2015
[8]超前支护装备—顶板系统力学特性研究[D]. 张睿.辽宁工程技术大学 2015
[9]倒装芯片键合头力学特性研究与结构优化[D]. 宫文峰.桂林电子科技大学 2014
[10]微型履带山地拖拉机稳定性能研究[D]. 张战文.西北农林科技大学 2011
本文编号：3067555
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