超前支架迈步过程稳定控制方法研究

为提高巷道超前支架迈步前移过程的稳定性和安全性,建立一种基于液压油液体积平均释放原则的迈步稳定控制方法。用软件仿真及样机实测的方法,检验所提出控制方法的控制效果。结果表明,与传统的直线、对数曲线、指数曲线的阀芯位移控制方法相比,应用所建立的方法,设备迈步过程支撑力波动最小,稳定过程耗时最短,为2.2 s,顶板变形量最小,最大值约为4.74 mm。而采用对数曲线控制方式效果最差,稳定过程耗时3.8 s,顶板变形量最大值达到9.48 mm。     

巷道超前支护装备的防冲击控制策略研究

针对冲击地压会对巷道超前支护装备产生冲击等不利影响,提出一种基于改进型扰动观测器的控制方法。该方法在常规扰动观测器基础上,增加两个控制器,对理想模型控制器的输出进行动态补偿。使控制器不仅能够对频率较低的外界扰动进行抑制,同时能够对高频的测量噪声干扰进行消除。对其进行数值仿真与模拟实验,结果表明改进后控制方法能够有效降低冲击地压对超前支护装备产生的不利影响。     

综掘巷道超前支护装备双组支撑支护特性实验研究

为提高综掘巷道的掘进效率、改善支护工艺,设计一种用于综掘巷道迎头顶板支护的迈步式超前支护装备。通过对装备工作原理的分析,建立其三维模型。为检验装备的支护效果,设计了支护特性实验方案,构建实验平台,基于实验平台进行了双组支撑状态下的支护实验。实验结果表明:顶板上离固支边越远处动态位移变形量越大,接触力波动也越大; 在双组支撑状态下,顶板变形量最大达到9 mm,接触力最大幅值达到5.84 kN,位置均为顶板纵向中线位置处,在被支护后,该位置最迟趋于稳定; 在双组支撑状态下,顶板变形及接触力经历2~3 s波动后都将趋于平稳; 超前支护装备对顶板的稳定性能起到良好的控制作用,能提高顶板的安全性,为后续产品研发及工业实验提供依据。     

掘进机扰动下超前支架动态响应特性分析

为研究掘进机扰动作用下超前支架动态响应特性,基于块系覆岩理论,构造超前支架-顶板耦合动力学模型,根据截齿截割阻力经验公式和牵引阻力经验公式推导截割头竖向受力公式,将其作为掘进机扰动激励,进行超前支架扰动作用下支架动态响应仿真与试验分析。结果表明:当超前支架-顶板接触刚度与超前支架支护刚度分别增加到2.5×106kg/s~2时,超前支架与顶板的位移幅值分别减小了66.78%和54.73%、58.91%和63.78%;当接触刚度增大至临界值1.5×106kg/s~2后,其对顶板位移变化量抑制作用减小。结果说明增加接触刚度或支护刚度均可减小掘进机扰动对超前支架的影响;当接触刚度达到某一临界值,顶板下沉量将趋于稳定。     

不同因素对巷道支架与顶板接触刚度影响分析

针对超前支架和顶板的接触刚度的影响因素进行仿真分析和实验研究。利用分形理论构造粗糙顶板轮廓模型,根 据不同的粗糙度对应的分形维数D和特征尺度G,在MATLAB中生产不同的粗糙度曲面,并由SolidWorks三维建模软件生产 实体,导入ANSYS软件中进行接触刚度分析。通过仿真和实验研究在不同粗糙度顶板、不同弹性模量的顶板岩层以及不 同形式顶梁的情况下的接触刚度变化。定性地分析了不同影响因素下的接触刚度变化情况,为研究超前支架和巷道顶板 耦合动力学特性提供了依据。