充填液壓支架力學模型與強度評價標準的研究.pdf

1、充填開采是提高煤炭資源采出率、改善礦區(qū)環(huán)境、實現(xiàn)煤炭產業(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設備，它的穩(wěn)定性直接影響著充填效率、充實強度、以及充填后巖層擾動。
　　充填液壓支架相對于傳統(tǒng)液壓支架，其支架后加設了后頂梁及支撐立柱結構，由于這樣特殊的結構，致使其工作狀態(tài)和與上部巖層的作用關系也發(fā)生了巨大變化；并且，充填液壓支架現(xiàn)有的設計方法是單純的依照一般液壓支架而設計，缺乏對充填液壓支架力學模型進行系統(tǒng)性地研究，所進

2、行的強度試驗也是沿用了《液壓支架通用技術條件》（MT312-2000）中對一般液壓支架進行的試驗方法而進行的，并未考慮后頂梁、支撐立柱的受載狀況。因此，這些年來，充填液壓支架技術標準也就一直沒有建立起來，設計和出廠驗收時仍然沿用一般液壓支架的強度試驗標準，技術評價不合理、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，為進一步確定其強度試驗方法和技術標準提供理論依據，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際使用中的優(yōu)缺點，提出針對充填液壓支架強度試驗標準的研究目標。
　?。?）依照巖層移動的兩種基本理論，對傳統(tǒng)采煤與充填采煤的上覆巖層變形規(guī)律進行了分析，揭示了充填開采巖層的關鍵層不容易破斷的規(guī)律；使用“關鍵層”理論，重新構建了關鍵層的力學模型，通過理論計算得出了圍巖受力參數的計算公式，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；根據某礦用充填液壓支架支撐巖層參數，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象，構建其力學模型，詳細推導力學模型中外載荷的求解方程，對充填液壓支架的主要零部件進行受力分析與計算，并得到相應的理論數據；根據充填液壓支架的受載狀態(tài)，提出幾種針對充填液壓支架強度試驗的加載試驗方案。
　?。?）建立充填液壓支架實體模型，并使用ANSYS軟件對上述幾種加載試驗方案進行有限元分析，并得到試驗應力與應變分布，以及相應的試驗數據；將理論數據與