模擬試驗支架阻力監測應用范文

本站小編為你精心準備了模擬試驗支架阻力監測應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1支架阻力監測裝置的應用

1.1相似模擬試驗的準備辛安煤礦1402工作面工程背景：煤層平均厚度9.3m，煤層傾角一般為3°～9°，埋深108.5m.工作面長200m，走向長度1470m.該面采用走向長壁綜合機械化采煤法，采高3.5m，采用一采一放的放煤方式，日進尺4.5m，采放比1:1.58.1402工作面支架型號為ZF8000/22/35，支撐高度2.2m～3.5m，初撐力6185kN，額定工作阻力8000kN，端面距0.34m，頂梁長度4.82m，支架寬度1.5m.將ZF8000/22/35支架和模擬支架的相關參數代入式（5）得到液壓缸內壓強與支架阻力的關系相似模擬試驗需要滿足以下條件：幾何相似、運動相似、動力相似.試驗依據試驗臺的尺寸選用如下相似常數：幾何相似常數αL=100︰1，運動相似常數αt=10︰1，容重相似比αγ=1.7︰1，強度相似比ασ=170︰1.試驗以沙子為骨料，石灰石膏為膠結物，云母片為分層材料，根據地層巖石單軸抗壓強度和相似比等參數對材料進行配比.考慮模型鋪裝過程材料損失，以材料損失系數1.1進行模型用料配比，材料配比詳細參數見表1.鋪設模型時，控制模型鋪裝厚度，單層厚度不超過2cm，每層所需的材料攪拌均勻后撒入模型架中，然后耙平，壓緊，夯實.層與層間加適量云母粉分層.

1.2相似模擬試驗過程模型達到預定強度后，進行開切眼，切眼長10cm，高3.5cm，距離模型左邊界15cm.開切眼后安裝模擬支架.模型每隔2.4h開采一次，一次回采長度4.5cm，回采到33cm時開始放煤.當回采工作面距模型右邊界15cm時停止開采.ZF8000/22/35的初撐力是6185kN，由式（6）可知每次回采移架后，模擬支架都給予0.094MPa的初撐力，每次移架前，讀取壓力表讀數，并記錄.模型開采過程中模擬支架循環執行降架、移架、升架過程.工作面回采到73m時(換算成實際尺寸)，老頂初次垮落；工作面回采到109m，老頂第2次垮落.工作面回采到140.5m，老頂第3次破斷.工作面回采到167.5m，老頂第4次垮落，上覆巖層垮落波及至地表.老頂周期性來壓步距分別為36m、31.5m、27m，平均為31.5m.

1.3裝置測得數據結果分析開采完畢后，將壓力表讀數按式（6）換算成工作阻力，并繪制成工作面推進過程中支架工作阻力變化曲線和模擬支架工作阻力分布圖.由圖3可知：工作面回采到73m、109m、140.5m時，支架的工作阻力分別是6420kN、7532kN、6490kN，工作阻力為支架受力變化趨勢線的局部最優值.這種局部最大值出現的回采距離和老頂前3次破斷時回采距離相一致.老頂破斷，支架阻力升高，然后降低，因此，上覆巖層周期性垮落是引起支架阻力周期性變化的原因，在實際的生產過程中可以用支架阻力周期性變化來推測老頂周期性來壓步距。支架的最大工作阻力為7532.1kN，為額定工作阻力的94.15%；平均工作阻力為5789.2kN，為額定工作阻力的72.36%，支架利用率較高.由圖4可知，支架的工作阻力60.6%在5000～6000kN；支架工作阻力分布呈現正弦波形，分布比較合理.

2現場試驗驗證

2.1觀測方案為檢驗相似模擬試驗支架阻力監測裝置的可靠性，對辛安煤礦1402工作面采場液壓支架的工作阻力進行了觀測.采場支架工作阻力監測采用的是KJ22礦井液壓支架壓力監測系統.為了減小煤柱對支架工作阻力的影響，在靠近工作面中部布置兩個測點，見圖5.對支架分別編號1#和2#，觀察了工作面推由335m到405m的支架工作阻力值.每個交接班對工作面壓力監測讀取一次數據，并做好記錄。

2.2觀測結果分析由圖6可知：1#支架最大工作阻力為7089.6kN，是額定工作阻力的88.62%，平均工作阻力為5430.3kN，是額定工作阻力的67.88%.2#支架最大工作阻力為7844kN，是額定工作阻力的98.05%，平均工作阻力為5705.9kN，是額定工作阻力的71.32%.由圖7可以看出，1#、2#支架工作阻力74.2%和64.5%分布在5000kN～6000kN，工作阻力分布呈現正弦波形，分布比較合理.現場平均工作阻力為5568kN，為額定工作阻力的69.6%，與相似模擬試驗支架阻力監測裝置測得平均工作阻力和支架利用率相差不大.采場支架工作阻力主要的分布范圍和相似模擬試驗支架阻力監測裝置測得的工作阻力主要分布范圍相同.因此，相似模擬試驗支架阻力監測裝置能夠模擬現場支架工作阻力，具有良好的可靠性.

3結論

（1）基于相似模擬試驗所需滿足條件和支架的工作阻力與頂板的支護強度和頂梁面積的關系，建立了現場支架工作阻力和模擬支架測量參數之間的函數關系，自制了相似模擬試驗支架阻力監測裝置.通過相似模擬試驗的應用和現場試驗的驗證可知：相似模擬試驗支架阻力監測裝置能夠模擬采場支架的工作阻力，且具有良好的可靠性.（2）由辛安煤礦進行的相似模擬試驗和現場試驗可知：支架阻力監測裝置測得最大工作阻力為7532.1kN，平均工作阻力為5789.2kN.現場試驗監測最大支架阻力為7844kN，平均工作阻力為5568kN.模擬試驗和現場試驗支架工作阻力主要分布在5000kN～6000kN，工作阻力分布呈現正弦波形，該礦支架選型合理.（3）相似模擬試驗支架阻力監測裝置監測出支架工作阻力具有周期性變化和模擬試驗頂板周期性垮落相一致.因此，上覆巖層周期性垮落是引起支架阻力周期性變化的原因，利用模擬支架阻力的周期性變化可以推測算出工作面周期性來壓步距.

作者：賈立鋒裴伯康梁冰孫維吉曲瑞單位：遼寧工程技術大學礦業學院遼寧工程技術大學力學與工程學院