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内置式吸能立柱防冲特性研究
1
作者
张建卓
赵丰年
+4 位作者
王洁
潘一山
徐兴强
肖永惠
陈策
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第9期153-167,共15页
在煤矿深部开采中,高地应力导致巷道围岩变形加剧,传统巷道支架小伸缩比立柱因压缩后期易发生“压死”现象将导致支架撤出困难。针对该问题,提出一种内置式吸能立柱,通过将吸能装置集成于一级缸缸体内部,消除外置式吸能立柱吸能导向段...
在煤矿深部开采中,高地应力导致巷道围岩变形加剧,传统巷道支架小伸缩比立柱因压缩后期易发生“压死”现象将导致支架撤出困难。针对该问题,提出一种内置式吸能立柱,通过将吸能装置集成于一级缸缸体内部,消除外置式吸能立柱吸能导向段的轴向空间占用,实现伸缩比提升与防冲性能优化。基于弹性力学理论,建立内置式与外置式吸能立柱的等效刚度计算模型,阐明两者力学性能差异的理论基础;采用光滑粒子流体动力学方法开展流固耦合数值模拟,对比分析两者在冲击载荷作用下的支反力、液体压力及缸筒应力等响应特性;通过冲击试验测试内置式吸能立柱的动态力学性能,获取其支反力第1峰值、液体压力第1峰值及关键节点时刻一级缸下腔与滑动腔缸筒外壁应力峰值等试验数据,冲击试验测试数据与仿真数值模拟结果基本一致,误差小于10%。结果表明:内置式吸能立柱的伸缩比显著高于外置式结构,在冲击条件与总高度相同情况下,内置与外置式吸能立柱支反力初始峰值分别为2216.00kN与2225.78kN,冲击开始至吸能装置致密时刻的有效吸能量分别为167.87kJ与173.03kJ,2种立柱在吸能装置压溃变形过程吸能效果相当,但内置式吸能立柱的最大支反力、最大液体压力和最大缸筒外壁应力相较于外置吸能立柱分别降低了31.61%、32.97%和29.59%,说明其结构设计的可行性与良好的抗冲击性能。
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关键词
煤矿深部开采
内置式吸能立柱
防冲特性
数值模拟
冲击试验
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职称材料
6500 kN静-动复合加载液压冲击试验机研究
被引量：
7
2
作者
张建卓
王洁
+3 位作者
潘一山
齐庆新
王爱文
王洪英
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期1648-1658,共11页
针对现有设备无法实现对冲击地压矿井防冲支架进行静-动复合动力冲击加载实验的问题,提出一种基于液压蓄能及快放原理实现大吨位快速静-动复合加载的动力冲击试验机设计方法。提出了加载试验机的结构组成及工作原理,设计了液压加载系统...
针对现有设备无法实现对冲击地压矿井防冲支架进行静-动复合动力冲击加载实验的问题,提出一种基于液压蓄能及快放原理实现大吨位快速静-动复合加载的动力冲击试验机设计方法。提出了加载试验机的结构组成及工作原理,设计了液压加载系统,并给出液压加载系统的工作原理。该试验机能够实现被压试件的准静态加载、动态加载和静-动复合加载。运用AMESim软件建立了液压加载系统的仿真模型,对其加载特性进行了仿真分析;提出了一种实现高压超大流量开关阀的新型结构,运用FULUNET软件对超大流量开关阀进行了结构优化与流场研究,确定了额定压力31.5 MPa,流量达到120000 L/min的超大流量阀的结构参数;推导了防冲液压立柱的冲击波动方程及其定解条件;建立了液压动力加载系统的AMESim仿真模型,并进行了动力冲击仿真分析。根据理论分析结果完成了6500 kN高速液压冲击实验机样机的研制,并对样机进行了实验测试,实验结果表明,该试验机最大冲击力为6500 kN,最大冲击速度8.2 m/s,从静止到最大速度加速时间小于25 ms,超大流量开关阀的额定流量达到了121179.8 L/min,开启时间小于15 ms。通过对实验样机的实验,验证了设计方案的正确性。
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关键词
防冲支架
冲击试验机
液压加载
静载加载
静-动复合加载
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职称材料
自移式柔性掩护液压支架的设计及应用
被引量：
5
3
作者
陈志才
唐治
+3 位作者
徐兴强
王洪英
舒文利
张骁
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第S02期724-730,共7页
为保障急倾斜煤层开采的安全支护,提高急倾斜煤层采出率、降低工作强度。首先,根据急倾斜煤层开采支护实际需求确定支架需要具有的性能:支架可在某个方向上自由活动,但在其他方向上可以控制支架位移量;支架下方操作空间实现全封闭,不漏...
为保障急倾斜煤层开采的安全支护,提高急倾斜煤层采出率、降低工作强度。首先,根据急倾斜煤层开采支护实际需求确定支架需要具有的性能:支架可在某个方向上自由活动,但在其他方向上可以控制支架位移量;支架下方操作空间实现全封闭,不漏矸;支架的移动行走方式主要依靠支架上方采空区矸石的推挤和支架自身重力实现自动移架。其次,确定支架适用条件:煤层倾角大于25°的倾斜、急倾斜及有倒转的工作面;煤层厚度变化大的煤层;采用倾斜或伪倾斜壁式俯斜开采布置的工作面;顶板破碎煤层。最后,根据支架性能和适用条件,设计了1种具有无动力、体积小、重量轻、移动灵活、适应性强等特点的自移式柔性掩护液压支架。支架由导向梁、主梁或顶梁、掩护梁或背梁、摆梁或尾梁组成,各部分之间呈一定固定或可调夹角,相邻支架由连接装置连接。支架受到的力主要为采空区垮落矸石重力分力,在由底板自承、顶板自承、采空矸石、煤壁支撑及支架联合支撑所构筑的支护体系中,支架只起到辅助支撑作用。这有效降低了支架横截面所需刚性强度,从而减轻支架重量,降低支架成本和工人劳动强度。支架在土耳其、越南和中国等国家37个工作面使用,取得了较好效果,支架为急倾斜煤层开采提供了1种新的安全支护方式。
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关键词
柔性掩护
液压支架
急倾斜煤层
支护
自移式
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职称材料
题名
内置式吸能立柱防冲特性研究
1
作者
张建卓
赵丰年
王洁
潘一山
徐兴强
肖永惠
陈策
机构
辽宁工程技术大学机械工程学院
重庆城市职业学院信息与智能制造学院
辽宁大学灾害岩体力学研究所
北京诚田恒业煤矿设备有限公司
辽宁大学物理学院
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第9期153-167,共15页
基金
国家重大科研仪器研制资助项目(52427805)
国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004605)。
文摘
在煤矿深部开采中,高地应力导致巷道围岩变形加剧,传统巷道支架小伸缩比立柱因压缩后期易发生“压死”现象将导致支架撤出困难。针对该问题,提出一种内置式吸能立柱,通过将吸能装置集成于一级缸缸体内部,消除外置式吸能立柱吸能导向段的轴向空间占用,实现伸缩比提升与防冲性能优化。基于弹性力学理论,建立内置式与外置式吸能立柱的等效刚度计算模型,阐明两者力学性能差异的理论基础;采用光滑粒子流体动力学方法开展流固耦合数值模拟,对比分析两者在冲击载荷作用下的支反力、液体压力及缸筒应力等响应特性;通过冲击试验测试内置式吸能立柱的动态力学性能,获取其支反力第1峰值、液体压力第1峰值及关键节点时刻一级缸下腔与滑动腔缸筒外壁应力峰值等试验数据,冲击试验测试数据与仿真数值模拟结果基本一致,误差小于10%。结果表明:内置式吸能立柱的伸缩比显著高于外置式结构,在冲击条件与总高度相同情况下,内置与外置式吸能立柱支反力初始峰值分别为2216.00kN与2225.78kN,冲击开始至吸能装置致密时刻的有效吸能量分别为167.87kJ与173.03kJ,2种立柱在吸能装置压溃变形过程吸能效果相当,但内置式吸能立柱的最大支反力、最大液体压力和最大缸筒外壁应力相较于外置吸能立柱分别降低了31.61%、32.97%和29.59%,说明其结构设计的可行性与良好的抗冲击性能。
关键词
煤矿深部开采
内置式吸能立柱
防冲特性
数值模拟
冲击试验
Keywords
deep coal mine mining
internal energy-absorbing column
impact-resistant characteristic
numerical simulation
impact test
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
6500 kN静-动复合加载液压冲击试验机研究
被引量：
7
2
作者
张建卓
王洁
潘一山
齐庆新
王爱文
王洪英
机构
辽宁工程技术大学机械工程学院
辽宁大学物理学院
煤炭科学研究总院深部开采与冲击地压防治研究院
辽宁工程技术大学力学与工程学院
北京诚田恒业煤矿设备有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期1648-1658,共11页
基金
国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804205)
国家自然科学基金面上资助项目(51574140)
新疆维吾尔自治区高层次人才引进工程(柔性人才)支撑计划资助项目。
文摘
针对现有设备无法实现对冲击地压矿井防冲支架进行静-动复合动力冲击加载实验的问题,提出一种基于液压蓄能及快放原理实现大吨位快速静-动复合加载的动力冲击试验机设计方法。提出了加载试验机的结构组成及工作原理,设计了液压加载系统,并给出液压加载系统的工作原理。该试验机能够实现被压试件的准静态加载、动态加载和静-动复合加载。运用AMESim软件建立了液压加载系统的仿真模型,对其加载特性进行了仿真分析;提出了一种实现高压超大流量开关阀的新型结构,运用FULUNET软件对超大流量开关阀进行了结构优化与流场研究,确定了额定压力31.5 MPa,流量达到120000 L/min的超大流量阀的结构参数;推导了防冲液压立柱的冲击波动方程及其定解条件;建立了液压动力加载系统的AMESim仿真模型,并进行了动力冲击仿真分析。根据理论分析结果完成了6500 kN高速液压冲击实验机样机的研制,并对样机进行了实验测试,实验结果表明,该试验机最大冲击力为6500 kN,最大冲击速度8.2 m/s,从静止到最大速度加速时间小于25 ms,超大流量开关阀的额定流量达到了121179.8 L/min,开启时间小于15 ms。通过对实验样机的实验,验证了设计方案的正确性。
关键词
防冲支架
冲击试验机
液压加载
静载加载
静-动复合加载
Keywords
anti-impact bracket
impact test bench
hydraulic loading
static loading
static-dynamic combined loading
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
TD35 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
自移式柔性掩护液压支架的设计及应用
被引量：
5
3
作者
陈志才
唐治
徐兴强
王洪英
舒文利
张骁
机构
北京
科技大学土木与资源工程学院
北京诚田恒业煤矿设备有限公司
辽宁工程技术大学力学与工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第S02期724-730,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51804152)
辽宁省“兴辽英才计划”资助项目(XLYC1907168)
辽宁省自然科学基金计划资助项目(2019-MS-163)。
文摘
为保障急倾斜煤层开采的安全支护,提高急倾斜煤层采出率、降低工作强度。首先,根据急倾斜煤层开采支护实际需求确定支架需要具有的性能:支架可在某个方向上自由活动,但在其他方向上可以控制支架位移量;支架下方操作空间实现全封闭,不漏矸;支架的移动行走方式主要依靠支架上方采空区矸石的推挤和支架自身重力实现自动移架。其次,确定支架适用条件:煤层倾角大于25°的倾斜、急倾斜及有倒转的工作面;煤层厚度变化大的煤层;采用倾斜或伪倾斜壁式俯斜开采布置的工作面;顶板破碎煤层。最后,根据支架性能和适用条件,设计了1种具有无动力、体积小、重量轻、移动灵活、适应性强等特点的自移式柔性掩护液压支架。支架由导向梁、主梁或顶梁、掩护梁或背梁、摆梁或尾梁组成,各部分之间呈一定固定或可调夹角,相邻支架由连接装置连接。支架受到的力主要为采空区垮落矸石重力分力,在由底板自承、顶板自承、采空矸石、煤壁支撑及支架联合支撑所构筑的支护体系中,支架只起到辅助支撑作用。这有效降低了支架横截面所需刚性强度,从而减轻支架重量,降低支架成本和工人劳动强度。支架在土耳其、越南和中国等国家37个工作面使用,取得了较好效果,支架为急倾斜煤层开采提供了1种新的安全支护方式。
关键词
柔性掩护
液压支架
急倾斜煤层
支护
自移式
Keywords
flexible cover
hydraulic support
steeply inclined seam
support
self-moving type
分类号
TD355.4 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
内置式吸能立柱防冲特性研究
张建卓
赵丰年
王洁
潘一山
徐兴强
肖永惠
陈策
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
6500 kN静-动复合加载液压冲击试验机研究
张建卓
王洁
潘一山
齐庆新
王爱文
王洪英
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
自移式柔性掩护液压支架的设计及应用
陈志才
唐治
徐兴强
王洪英
舒文利
张骁
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
5
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职称材料
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