發(fā)布時(shí)間：2018-11-28 11:56

【摘要】：綜掘迎頭及巷道冒頂事故頻發(fā)、掘進(jìn)效率低,采用臨時(shí)支護(hù)設(shè)備及時(shí)有效的對(duì)迎頭頂板進(jìn)行支護(hù)、優(yōu)化掘進(jìn)工藝、使掘支錨可以并行作業(yè)是煤礦機(jī)械迫待解決的技術(shù)難題.論文在查閱和調(diào)研大量現(xiàn)有理論和資料基礎(chǔ)上,結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“邁步式超前支護(hù)裝備與掘進(jìn)迎頭頂板動(dòng)力耦合機(jī)理研究(編號(hào)：51304107)”和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國家發(fā)明專利“液壓邁步式超前支護(hù)裝備”,采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論研究、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)綜掘巷道超前支護(hù)裝備動(dòng)力學(xué)特性及其控制技術(shù)進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)分析了綜掘巷道形成過程及頂板應(yīng)力變化規(guī)律和掘進(jìn)支護(hù)工藝需求,提出了采用液壓邁步式超前支護(hù)方式對(duì)迎頭頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù).基于巖石力學(xué)各向同性薄板和厚板理論,分別建立了頂板的薄板和厚板的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,通過數(shù)值模擬獲得了頂板的位移和應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律；通過對(duì)頂板破裂特征與破碎機(jī)理進(jìn)行研究,提出了迎頭頂板的支護(hù)判據(jù)；依據(jù)頂板的臨時(shí)支護(hù)要求,確定了超前支護(hù)裝備的初撐力、工作阻力,提出了超前支護(hù)裝備的設(shè)計(jì)要求.(2)依據(jù)綜掘巷道頂板臨時(shí)支護(hù)需求,研究了一種液壓交替邁步式超前支護(hù)裝備.依據(jù)該裝備與頂板相互作用關(guān)系,分別建立了超前支護(hù)裝備單組支撐和雙組支撐的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,得出了超前支護(hù)裝備自身的靜、動(dòng)力學(xué)特性.(3)依據(jù)超前支護(hù)裝備頂梁與迎頭頂板接觸形式的不同,利用變形協(xié)調(diào)原理,分別建立了頂梁多點(diǎn)分布支撐和全接觸支撐工況下的超前支護(hù)-頂板體系的靜力學(xué)模型.通過對(duì)超前支護(hù)裝備的工作原理和結(jié)構(gòu)特征的分析,建立了頂梁多點(diǎn)分布接觸和全接觸狀態(tài)下的超前支護(hù)-頂板體系耦合動(dòng)力學(xué)模型,研究了超前支護(hù)裝備交替邁步移動(dòng)過程中與頂板相互作用的耦合動(dòng)力學(xué)特性.(4)通過對(duì)綜掘迎頭頂板力學(xué)數(shù)值仿真,分別得出了頂板靜態(tài)、動(dòng)態(tài)位移特征的規(guī)律；對(duì)超前支護(hù)裝備結(jié)構(gòu)自身的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,得出了超前支護(hù)裝備工作時(shí)位移特征、動(dòng)態(tài)特征和模態(tài)特征的變化規(guī)律；通過對(duì)超前支護(hù)-頂板體系的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真,分別計(jì)算出了多點(diǎn)分布接觸、頂梁全接觸、單組支撐和雙組支撐工況下支護(hù)裝備與頂板的位移特征、接觸力的分布特性、以及支護(hù)裝備與頂板之間相互作用的動(dòng)力學(xué)耦合特性.(5)根據(jù)超前支護(hù)裝備與頂板相互作用的工作原理和力學(xué)特性,以減少對(duì)頂板的擾動(dòng)量為約束條件,分別研究了雙組變單組支撐、單組變雙組支撐過渡態(tài)支撐力的變化對(duì)頂板的影響,通過數(shù)值仿真計(jì)算,獲取了超前支護(hù)裝備支撐壓力的最優(yōu)加載和卸載特征曲線.利用電液伺服控制原理,實(shí)現(xiàn)了通過對(duì)超前支護(hù)裝備液壓系統(tǒng)工作壓力的調(diào)控以實(shí)現(xiàn)加載和卸載特征的控制.(6)研制了一套模擬巷道頂板特征的加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)和液壓邁步式支護(hù)系統(tǒng),通過模擬綜掘巷道頂板力學(xué)工況,對(duì)超前支護(hù)裝備與實(shí)驗(yàn)頂板相互作用的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),測(cè)試數(shù)據(jù)與理論結(jié)果進(jìn)行比較分析,驗(yàn)證和完善了理論研究成果.
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD353

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2362760