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                                    吸能防沖液壓支架



                                           吸能液壓支架是在國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目(2010CB226803)和國家自然科學基金面上項目(51174107)的支撐下,由遼寧工程技術大學和北京誠田恒業煤礦設備有限公司按照“微可抗、小沖可讓、中沖可防、大沖可降”的設計原則合作研發。吸能液壓支架支護巷道能實現“微沖不壞、小沖可修、中沖可換、大沖不垮”,防沖抗震震級為ML3.0級。
                                          吸能液壓支架靜態支護下初撐力達4635kN(31.5MPa),工作阻力達5889kN(40MPa),支護強度≥1MPa(支護間距≤1m),安全閥開啟壓力40~44MPa,排液讓壓速率為1200L/min,支架讓壓位移為0.8m(可調);沖擊地壓動載作用下,支架吸能讓位啟動值為1.25~1.5倍工作阻力(讓壓速率為1m/s~5m/s),讓壓位移≤0.3m,抗沖擊力≥3倍工作阻力。

                                    1.技術原理和方法

                                          沖擊地壓是煤礦開采中遇到的重大災害之一,近年來研究發現,大多數沖擊地壓發生在巷道中。然而,目前巷道支護大多沒有從防沖角度進行設計,抗沖擊載荷能力有限,不能滿足沖擊地壓礦井支護要求。
                                          針對上述問題,巷道吸能防沖液壓支架主要通過以下技術原理和方法來實現防沖目的:①增加支護強度,從而增大沖擊地壓發生的臨界塑性區半徑和臨界載荷,降低沖擊地壓發生的危險性;②支架自行調節支護剛度,即高靜壓時,靜壓低剛度、動壓高剛度,高動壓時,動壓低剛度、靜壓高剛度,從而達到靜動讓位,既可調控圍巖流變速率又能瞬時吸收沖擊地壓釋放的能量;③提高支護體系的整體防沖性能,即在支架的主導支護作用下,其它輔助支護設備都能夠積極發揮各自的優點,通過聯合支護作用改善巷道圍巖性質,使支護體系與圍巖能夠形成一個有機整體,從而增強支護系統的穩定性與抗沖擊能力。

                                    2.技術特點及創新性

                                          在防沖支架上設計了吸能構件,在沖擊地壓動載作用下,支架讓位吸能的啟動值為1.25~1.5倍工作阻力(讓壓速率為1m/s~5m/s),讓壓位移≤0.3m,抗沖擊能力≥3倍工作阻力。支架的設防目標為60MJ能量級(ML3.0級)的沖擊地壓,對于高于支架設防目標的沖擊地壓,可通過對圍巖-支護體系統的支護層、破碎層、塑性層和彈性層采取“抗、讓、防、降”的圍巖與支護體協同吸能的方法,保障圍巖-支護體系統的完整性和穩定性,最后達到“微沖不壞、小沖可修、中沖可換、大沖不垮”的防沖目標。

                                    3.技術適用條件

                                          巷道吸能防沖液壓支架主要用于沖擊地壓礦井具有沖擊危險的掘進巷道或回采巷道中。支護密度一般為1.5m一架(可根據巷道支護需求進行調整);支護范圍(回采巷道)為采煤工作面前方30m-200m(對于沖擊危險性較高的巷道,支護范圍需擴大到300~400m處,同時支護密度也需加大)。該支架可用于圓形巷道、橢圓形巷道或拱形巷道中,全煤巷、半煤巷或巖巷都可使用。巷道中除支架支護以外,還需有其它常用支護材料或設備的輔助支護,例如錨桿、錨索支護,錨網支護,U型鋼支護等。

                                    4.國內外同類技術的綜合比較

                                          目前,國內外沖擊地壓礦井一般都采用高強度的巷道液壓支架(如垛式液壓支架、自移式液壓支架以及門式液壓支架等)進行支護,以提高支護體系的抗沖擊能力。但液壓支架的工作原理決定了其在沖擊載荷作用下的剛性支護特征,對于較小的沖擊地壓(沖擊載荷低于安全限度以內)尚可抵抗,而較大的沖擊地壓(沖擊載荷高于安全限度時)則會造成安全閥和立柱的損壞,甚至整體支架結構的失穩破壞。
                                    而巷道吸能防沖液壓支架在高靜壓下是利用安全閥調控圍巖流變、緩慢釋放巖體內的彈性能,而在沖擊地壓動載作用下能夠利用特設的吸能保護構件迅速變形讓位、吸收沖擊能,并為安全閥開啟排液爭取時間,以此保障圍巖-支護體系統的整體性與穩定性,達到防沖的目的。

                                    5.應用情況和推廣前景

                                          巷道吸能防沖液壓支架在義馬常村礦和耿村礦進行試用,試用期間,常村煤礦安裝支架的巷道附近發生礦震事件1805次(能量為102J-103J的600次、能量為103J-104J的700次、能量為104J-105J的500次、能量為105J-106J的5次),支架支護巷道未發生沖擊地壓;耿村煤礦安裝支架巷道附近發生礦震事件1052次(能量為102J-103J的350次、能量為103J-104J的400次、能量為104J-105J的250次、能量為105J-106J的50次、能量106J-107J的2次),支護期間發生兩次大能量沖擊事件,支架起到了快速讓位吸能防沖的作用,但未發生損壞,自安裝至今,試驗采面上下順槽巷道未有發生災害性沖擊地壓。
                                    實踐證明,采用該項技術后,從根本上減少甚至避免了沖擊地壓發生時對巷道內部人員造成的傷亡和設備損毀。該技術應用效果明顯,能夠解決礦井生產的實際問題,不僅可以直接指導義馬礦區其他礦井的沖擊地壓防治,而且對國內同類沖擊地壓礦井災害防治也具有借鑒作用,具有廣闊的推廣應用前景。
                                          沖擊地壓隨著開采深度增加越來越嚴重,我國50%以上煤炭在1000米深井以下,這些還未開采煤炭將支撐我國國民經濟的發展,發明成果應用將會大大降低深部礦井沖擊地壓危害、產生顯著的經濟和社會效益。

                                    上一信息:YCD5便攜式煤巖電荷監測儀

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                                    日期:2018-05-14
                                                                      免费看污黄网站 大全