大倾角大采高开采支架动载失稳机理及控制
解盘石1
吴少港1
罗生虎2
伍永平1
陈建杰3
1.西安科技大学 能源学院,陕西 西安 710054;西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 7100542.西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054;西安科技大学 理学院,陕西 西安 7100543.新疆焦煤(集团)有限责任公司,新疆 乌鲁木齐 830025
摘要：动载下支架(群)稳定性控制是大倾角煤层开采难题之一,以大倾角大采高综采工作面支架为研究对象,采用现场实测、物理模拟、理论分析和数值模拟等研究方法,总结了大倾角大采高坚硬顶板工作面典型动载的特征,分析了支架在多维动载作用下的失稳机理,提出支架动态稳定性控制对策.结果表明:周期来压时大倾角大采高工作面对支架顶梁或掩护梁易产生来压动载,来压时垮落顶板易产生正压冲击型动载和后推冲击型动载,垮落矸石滑滚易造成架间(侧推)动载.给出了不同影响因素下支架下滑和转动基本运动模式及其耦合状态的动力学方程,得出了支架转动(倾倒趋势)和架间作用力随着顶板法向载荷的减小、顶板切向载荷的增大、顶板偏载程度的增大和采高的增大而增大.数值模拟表明:在正压冲击作用下,支架后柱受载大于前柱;后推作用下,立柱底部受载大于中上部;架间作用时,同一支架内上部立柱受载大于下部,上方支架受载大于下方支架,且均具有明显的非对称受载特征.基于研究结论,提出了坚硬顶板超前周期性爆破弱化、降低底板比压、增设双向侧推装置、采用擦顶带压移架等措施,现场实测表明有效降低了动载对支架稳定性的影响.
关键词：大倾角煤层支架动力失稳动力学方程稳定性控制大采高综采
分类号：TD327(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52174126)陕西省自然科学基础研究计划-陕煤联合基金资助项目(2021JLM-10)
论文发表日期：2023-02-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 58-71 )
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