“U”型钢支架-围岩接触关系及棚-索协同支护技术

针对"U"型钢支架承载能力因支架-围岩接触关系差而难以充分发挥作用的问题,通过建立不同支架-围岩接触关系模型,采用FLAC2d数值模拟软件分析了不同支架-围岩接触关系对支架变形特征、支架内力及围岩自承能力的影响,结果表明:支架-围岩接触关系将决定支架的受力状况,进而影响支架的变形特征及支架与围岩承载能力的发挥.提出了棚-索协同支护技术实现了支架整体承载能力的充分发挥,并在淮北某煤矿82联巷应用了该支护技术,巷道稳定后两帮位移量稳定在58 mm左右,顶底板位移量稳定在35 mm左右,有效控制了巷道围岩变形.     

掩护支架平衡千斤顶力学特性和基本参数的分析

本文分析掩护支架平衡千斤顶的力学特性及其对支架承载能力的影响;探讨了不同外载时,支撑系统的阻力值与变化规律;并从扩大理想承载区的观点出发,提出了平衡千斤顶主要参数的确定方法。     

平衡千斤顶定位尺寸对二柱掩护式支架性能的影响

采用计算机模拟分析的方法．探讨了平衡千斤顶定位尺寸对二柱掩护式支架承载能力，顶梁与掩护梁间夹角和平衡千斤顶行程等支架性能的影响．并编写了相应的分析程序．为合理设计定位尺寸奠定了理论基础。     

电机换向抽油机支架的有限元优化设计

应用有限元方法对电机换向抽油机支架进行优化设计与分析,以支架质量最小为优化目标,建立了支架优化的有限元分析模型,并对其进行数学描述.优化分析计算结果表明:优化后的支架在满足结构安全的条件下最大限度地发挥了结构各构件的承载能力.     

综放工作面顶煤承载能力和支架工作阻力的探讨

支架工作阻力计算是综放开采研究的主要问题之一.在对顶煤力学性质进行了实验室试验的基础上,总结出顶煤破坏时的强度满足主应力表示的莫尔-库仑强度准则.根据综放工作面顶煤体的受力特点,运用损伤力学应变等效原理,建立了综放工作面控顶距内顶煤体受力力学模型.从顶煤体承载能力的角度,研究综放面支架-顶煤体之间相互作用关系,推出了支架工作阻力的理论计算公式.该模型较好地解释了综放工作面支架工作阻力随顶煤强度的提高而增加的矿山压力显现.研究结论对综放面支架工作阻力计算具有一定的理论指导意义.     

“U”型钢支架搭接处力学性能

为研究"U"型钢支架搭接处力学性能,通过室内实验和ABAQUS/EXPLICIT有限元软件模拟研究29"U"型钢支架搭接处卡缆在不同预紧情况下,支架的初始工作阻力及其轴向承载能力变化规律及特征;同时研究搭接处的受力、变形和缩动特性.研究结果表明:当螺母的预紧扭力增大时,支架的初始工作阻力、相对平稳期轴向承载能力和解除预紧的扭力都增大;"U"型钢支架搭接处轴向承载力不稳定,发生间歇性骤降,卡缆螺杆发生突然错动,支架的收缩性能不稳定;卡缆螺杆发生严重偏斜,造成螺杆超过抗拉强度发生断裂,导致搭接处卡缆失去作用,影响整个支架的完整性、稳定性和承载能力,影响煤矿安全生产.这对改善"U"型钢支架搭接处的搭接形式和接触方式具有一定的指导意义.     

巷道支架设计中的非对称荷载效应

过对处于非对称荷载条件下巷道支架的内力和变形性能的分析，讨论了非对称荷载对支架承载能力和可缩性能的影响，给出了该条件下支架的设计要素。     

高应力大断面破碎围岩巷道二次强力支护支架设计

为解决深部高应力大断面破碎围岩巷道支护难的问题,分析了不同支架断面形式随侧压系数的变化巷道围岩应力和位移的变化特征,以及双层工字钢梁的高度对承载受力大小影响特征.开发了适用于高应力大断面破碎围岩巷道拱形叠加底拱全封闭工字钢支架,该支架采用矿用工钢上下重叠并连接成整体的全封闭马蹄形结构,支架的整体承载能力比工字钢对棚提高了2.5倍以上.井下试验结果表明,拱形叠加底拱全封闭工字钢支架二次强力支护可以有效控制巷道围岩变形.     

高应力巷道钢管混凝土支架支护围岩稳定性分析

针对高应力巷道围岩控制难度大的问题,对鹤壁三矿高应力巷道的钢管混凝土支架支护后的巷道围岩变形破坏情况进行了理论分析和数值模拟.理论计算表明,Φ219×8mm型钢管混凝土支架极限承载能力是2 595.04kN,可提供极限支护反力为1.8MPa.数值模拟结果显示,支护后巷道最大垂向位移172mm,两帮位移82mm,变形量较小,满足巷道围岩控制要求.现场实测发现两帮和顶底板变形均发生在施工后30d内,最大移近量为40mm和60mm;后期变形量无明显增长,巷道围岩保持稳定.     

自锚式悬索桥施工中吊索张拉方法研究

针对自锚式悬索桥施工中体系转换的关键问题--张拉吊索使主梁脱离支架的复杂非线性过程,考虑结构承载能力和张拉设备能力等约束条件,研究了主梁脱离支架状态的确定方法、张拉次数和接长杆数量的优化方法.对万新大桥计算表明,利用该方法,通过4次张拉吊索可以达到理想的主梁脱离支架状态,通过3次张拉吊索可以达到满足要求的实际主梁脱离支架状态,优化后的接长杆数量为全桥吊索数量的27%.     

掩护式支架平衡千斤顶定位尺寸的优化设计

建立了二柱掩护式液压支架平衡千斤顶定位尺寸优化设计数学模型,并选择复合形优化方法对QY200-14/13型掩护式支架的平衡千斤顶定位尺寸进行了实例优化分析,改善了支架的支撑性能。     

盾构机刀盘与土体相互作用模拟分析

土压平衡盾构机的安全掘进施工主要依赖于盾构机刀盘与土体的相互作用,使得地表的变形得到有效控制。基于Rankine的土压力理论,研究了盾构机刀盘合理土压力的设置问题,模拟了盾构机刀盘与土体的相互作用。研究表明,仅从保证地表既不隆起又不沉陷的约束条件考虑,掘进工作面从主动土压力到被动土压力存在较大的范围。考虑到减少刀具磨损和节约能源问题,推荐理想的掘进工作面土压力为静止侧向土压力。     

"两硬"条件大采高液压支架工作阻力计算

为解决“两硬”地质条件下大采高综采液压支架缺乏,厚煤层一次采全高技术不能在大同矿区推广等问题。笔者对液压支架与大采高综采采场围岩的力学关系进行了分析,根据相关矿压理论,从多种角度对“两硬”条件下大采高综采支架工作阻力的计算方法进行了探讨;同时列举了5 000 mm厚煤层一次采全高试验工作面液压支架的支护阻力实测数据;通过对支架工作阻力理论计算值与井下工作面支架支护阻力实测数据的对比分析,认为采用多种方法计算、再综合分析的方法来确定大采高液压支架工作阻力是可行的。     

急倾斜厚煤层柔掩侧向放煤开采技术研究

针对急倾斜厚煤层特点，采用数值仿真方法，研究了侧向放煤规律，提出了急倾斜侧向放煤协同最优控制开采原理、工艺过程和特殊的顶底板控制技术，对于厚度在3－8m的急倾斜煤层，将工作面布置成伪倾斜状，采用自制的柔性掩护支架成功地实现了侧向放煤开采，回采率达96％以上，介绍了爆破落煤、支护与移架方式、侧向放煤和运煤等工艺。     

基于上限定理的砂卵石地层盾构隧道开挖面稳定性分析

目前对砂卵石地层开挖面稳定理论模型的研究相对较少,施工过程中盾构机支护力的施加多凭借施工经验进行。为研究砂卵石地层开挖面失稳问题,运用极限分析法上限定理,结合椭球体放矿理论,建立盾构隧道开挖面极限分析模型的计算方法,研究开挖面前方土体变形未发展至地表与发展至地的表两种工况,得到了极限支护力的上限解析解。并选取五种典型的理论分析方法验证了计算结果的正确性。结果表明：所提出的对数螺线椭球体机制得到的开挖面极限支护力受地层内摩擦角、隧道直径以及土体重度的影响较大,埋深和黏聚力的影响较小,地表超载的影响最小;其中开挖面极限支护力均随着土体重度和隧道直径的增大而线性增大,随着摩擦角增大呈现非线性减小趋势;通过与旋转破坏机制、3D对数螺线机制、FLAC^3D数值模拟得到的开挖面前方塌落区域的对比,所提出的开挖面前方塌落机制与数值模拟能接近地层的失效形状。     

土压平衡式盾构机掘进性能评价方法

盾构机掘进性能是盾构机设计性能和施工操作复杂耦合作用的结果,依据盾构机掘进参数评价其掘进性能对盾构机刀盘结构设计和施工参数设定具有重要意义.在掘进参数基础上确定了影响土压平衡式盾构机掘进性能的评价指标,推导出刀盘扭矩和盾体推力的理论公式,基于性能评价指标构建了包括掘进能耗和效率的盾构机性能评价函数,并提出了盾构机掘进性能的参数化评价方法;通过结合现场施工数据对盾构机掘进性能进行了分析和评价,得出了掘进参数改进方法,并验证了其理论的正确性.该评价方法通过分析盾构机参数和地质参数可以评价盾构机掘进性能,并提供盾构机刀盘设计理论和施工参数设定方法.     

承压区采场巷道支护理论与技术原则

承压区采场巷道变形破坏机理极为复杂和多变，其复杂性反映在变形机理的复合性和动态性。本研究将针对承压区软破岩采场巷道的变形破坏机理，提出主次承载区协调作用支护理论与关键支护技术。     

液压支架一般架型多工况空间受力分析

对可代表六柱混合支撑掩护式、四柱支撑掩护式及混合支撑掩护式、两柱掩护式液压支架的一般架型在五种工况下的受力状态分别进行了分析，给出了支架在任一工作高度下顶梁、掩护梁、底座等构件的力学模型，为应力计算和强度校核提供了必要的力学数据。     

软岩巷道的支护机理及应用

针对大雁矿物局下属二矿在高应力软岩巷道的支护机理及支护方式存在的问题,通过对软岩巷道的非线性大变型及蠕变规律的分析,运用耦合支护理论提出通过改进支护手段增加围岩的自撑能力,在锚喷网支护过程中锚索的运用,在二次支护时间上如何把握,及关键层的控制等问题上提出了一些合理化建议.     

基于ArcGIS平台的盾构作业选址技术与应用

为了解决盾构作业选址异常复杂的难题,在遥感解译的基础上,从坡度、地势起伏度、工程地质条件以及不良地质等多方面分析,以ArcGIS为平台,采用空间建模,实现了盾构作业选址的自动化运行,提取出了研究区内适宜盾构作业的区域。在野外盾构作业选址勘察中取得了良好的效果,为盾构作业选址提供了有力的技术支撑。