充填液壓支架力學(xué)模型與強(qiáng)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究.pdf

1、充填開采是提高煤炭資源采出率、改善礦區(qū)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)高效綠色開采的重要途徑。充填液壓支架是充填開采的支護(hù)設(shè)備，它的穩(wěn)定性直接影響著充填效率、充實(shí)強(qiáng)度、以及充填后巖層擾動(dòng)。
　　充填液壓支架相對(duì)于傳統(tǒng)液壓支架，其支架后加設(shè)了后頂梁及支撐立柱結(jié)構(gòu)，由于這樣特殊的結(jié)構(gòu)，致使其工作狀態(tài)和與上部巖層的作用關(guān)系也發(fā)生了巨大變化；并且，充填液壓支架現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法是單純的依照一般液壓支架而設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)充填液壓支架力學(xué)模型進(jìn)行系統(tǒng)性地研究，所進(jìn)

2、行的強(qiáng)度試驗(yàn)也是沿用了《液壓支架通用技術(shù)條件》（MT312-2000）中對(duì)一般液壓支架進(jìn)行的試驗(yàn)方法而進(jìn)行的，并未考慮后頂梁、支撐立柱的受載狀況。因此，這些年來，充填液壓支架技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也就一直沒有建立起來，設(shè)計(jì)和出廠驗(yàn)收時(shí)仍然沿用一般液壓支架的強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)評(píng)價(jià)不合理、不確切。本課題研究的目的就是為了揭示充填液壓支架承載規(guī)律，為進(jìn)一步確定其強(qiáng)度試驗(yàn)方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)，主要工作如下：
　　（1）通過了解近代充填液壓支架發(fā)展

3、狀況，分析三種充填液壓支架分類及其在實(shí)際使用中的優(yōu)缺點(diǎn)，提出針對(duì)充填液壓支架強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的研究目標(biāo)。
　?。?）依照巖層移動(dòng)的兩種基本理論，對(duì)傳統(tǒng)采煤與充填采煤的上覆巖層變形規(guī)律進(jìn)行了分析，揭示了充填開采巖層的關(guān)鍵層不容易破斷的規(guī)律；使用“關(guān)鍵層”理論，重新構(gòu)建了關(guān)鍵層的力學(xué)模型，通過理論計(jì)算得出了圍巖受力參數(shù)的計(jì)算公式，為確定充填液壓支架支撐控頂區(qū)壓力分布奠定了理論基礎(chǔ)；根據(jù)某礦用充填液壓支架支撐巖層參數(shù)，分析得到了頂梁上部的受

4、力分布狀態(tài)。
　?。?）選用ZC6000/21/42型充填液壓支架為研究對(duì)象，構(gòu)建其力學(xué)模型，詳細(xì)推導(dǎo)力學(xué)模型中外載荷的求解方程，對(duì)充填液壓支架的主要零部件進(jìn)行受力分析與計(jì)算，并得到相應(yīng)的理論數(shù)據(jù)；根據(jù)充填液壓支架的受載狀態(tài)，提出幾種針對(duì)充填液壓支架強(qiáng)度試驗(yàn)的加載試驗(yàn)方案。
　　（4）建立充填液壓支架實(shí)體模型，并使用ANSYS軟件對(duì)上述幾種加載試驗(yàn)方案進(jìn)行有限元分析，并得到試驗(yàn)應(yīng)力與應(yīng)變分布，以及相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；將理論數(shù)據(jù)與