基于倾角效应的"支架-围岩"数字孪生模拟试验平台研制与测试
解盘石1
张颖异1
伍永平1
杜玉乾1
杨航1
黄宝发1
林伟典1
易磊磊2
徐辉2
冯春3
1.西安科技大学能源与矿业工程学院,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 710054;陕西省岩层控制重点实验室,陕西西安 7100542.四川川煤华荣能源有限责任公司太平煤矿,四川攀枝花 6170143.四川华蓥山广能集团嘉华机械有限责任公司,四川广安 638600
摘要：液压支架与围岩两者间的稳定性关系是长壁工作面开采及其智能化研究的重难点内容之一.大倾角、急倾斜煤层赋存条件复杂,"支架-围岩"稳定性控制难度大,严重制约了该类复杂难采煤层矿井的安全智能开采.为此,在实验室环境下研制了三维大比例模拟试验平台与配套试验液压支架,可最大程度模拟复杂难采煤层工作面的开采环境,工作面"支架-围岩"系统耦合控制、顶板周期来压及冲击来压效果.基于数字孪生技术,构建了"支架-围岩"试验平台孪生系统,可实现对物理空间模拟试验工作面"支架-围岩"系统的精确感知与高效仿真.开展了试验平台性能、异型液压支架研发支撑、"支架-围岩"试验平台孪生系统优化等一系列测试试验,确定了试验平台整体结构的稳定性和性能的可靠性、孪生系统的实用性和准确性,体现了试验平台的多功能性.基于测试试验,发现工作面顶板来压期间,支架在倾角效应下易发生侧向偏转失稳,支架间侧向挤压加剧;工作面顶板、支架、煤壁及底板组成的"支架-围岩"系统是协同承载体,四者任何环节变化都会影响整体的稳定性,也会加剧另外环节的破坏.针对性提出采取液压支架防倒滑装置、加强围岩控制和实时监测预警3项改进措施,来提升复杂煤层工作面"支架-围岩"系统的整体稳定性.
关键词：数字孪生支架-围岩倾角效应大比例模拟试验平台智能化大倾角煤层
分类号：TD355.4(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52174126)陕西省杰出青年科学基金资助项目(2023-JC-JQ-42)陕西省教育厅青年创新团队科研计划资助项目(23JP098)
论文发表日期：2025-06-30
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：16( 2837-2852 )
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