CN112065476A - 液压支架工作阻力确定方法、存储介质和电子设备 - Google Patents

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CN112065476A CN202010843600.XA CN202010843600A CN112065476A CN 112065476 A CN112065476 A CN 112065476A CN 202010843600 A CN202010843600 A CN 202010843600A CN 112065476 A CN112065476 A CN 112065476A
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贺安民
吕情绪
李正杰
任艳芳
周海丰
张震
黄志增
曲秋扬
张亮
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Abstract

本申请公开了一种液压支架工作阻力确定方法、存储介质和电子设备，包括：预先确定顶板破断结构；根据所述顶板破断结构计算液压支架的工作阻力；筛选出工作阻力中的最大值，并将所述最大值确定为液压支架的最终工作阻力。利用本申请不仅可保证液压支架的有效使用率，避免浪费，降低设备制造成本，而且有利于辅助运输，最大限度地降低安全隐患。

Description

液压支架工作阻力确定方法、存储介质和电子设备
技术领域
本申请涉及煤炭技术领域，具体涉及一种液压支架工作阻力确定方法、存储介质和电子设备。
背景技术
某矿区赋存有大量的浅埋煤层(埋深小于150米)。近年来，为了减少切顶压架事故的发生，需要逐年增加浅埋煤层工作面的支护强度，相应地，液压支架的额定工作阻力也要逐年增加。
目前，对于浅埋煤层液压支架工作阻力主要根据支护强度进行设定，工作阻力＝支护强度乘以液压支架的支护面积。发明人在实现本申请的过程中发现，液压支架工作阻力主要受支护强度和支护面积影响，而支护强度的确定比较复杂，导致液压支架的工作阻力确定不够准确。在后续选择液压支架时，只能按照高标准采用高阻力、高强度、大功率的液压支架进行支护，容易浪费液压支架的有效使用率，浪费大量资金投入和配套工程，而且此类液压支架高底座、厚顶梁，导致设备辅助运输过程中发生安全隐患的几率增大。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种液压支架工作阻力确定方法、存储介质和电子设备，以解决上述技术问题。
本申请提出一种液压支架工作阻力确定方法，其包括：预先确定顶板破断结构；根据所述顶板破断结构计算液压支架的工作阻力；筛选出工作阻力中的最大值，并将所述最大值确定为液压支架的最终工作阻力。
可选地，预先确定顶板破断结构形式，包括：预先获取基载比Jz、水平挤压力比例因子ξ、松散载荷层容重γ0、基岩层容重γ、基岩层极限抗剪强度[τ]、破断面摩擦系数
Figure BDA0002642295310000011
基岩层平均厚度H；获取基岩层极限抗拉强度[σt]；
当
Figure BDA0002642295310000021
时，所述顶板破断结构为剪切破断；当
Figure BDA0002642295310000022
时，所述顶板破断结构为弯拉破断。
可选地，还包括：获取工作面的采高；当采高低于第一预定高度，且所述基载比大于预定基载比时，所述弯拉破断形成砌体梁结构；当采高大于第一预定高度，且所述基载比大于预定基载比时，所述弯拉破断形成悬臂梁+砌体梁结构；当所述基载比小于预定基载比时，所述剪切破断形成切落体结构。
可选地，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：获取直接顶厚度Σh、直接顶容重γz、关键层周期来压步距L、岩块间的摩擦角
Figure BDA0002642295310000025
岩块破断角α、关键层厚度h1、开采系数k、工作面顶板上方裂隙带下位岩层中暴露岩块的全部重量Q、控顶距lk、液压支架中心距B；当顶板形成砌体梁结构时，根据公式
Figure BDA0002642295310000023
计算液压支架的工作阻力P,其中，S1＝kh1，S1为关键层破断岩块的下沉量。
可选地，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：获取悬臂梁下部直接顶载荷QZ、悬臂梁及其上部直至垮落带顶界面岩层的重量Q0+Qr1、裂隙带岩层所需控制的载荷PH、垮落带顶界面岩层距离煤层的距离h垮、裂隙带下位岩层的厚度h、裂隙带下位岩层的下沉量S；当顶板形成悬臂梁+砌体梁结构时，根据公式P＝Qz+Q0+Qr+PH计算液压支架工作阻力P；其中，Qz＝Blk∑hγz，Q0+Qr＝BL(h垮-∑h)，
Figure BDA0002642295310000024
可选地，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：获取基岩层以上松散载荷层厚度H0、液压支架的支撑效率η；当顶板形成切落体结构时，根据公式
Figure BDA0002642295310000031
计算液压支架工作阻力P。
可选地，当采高大于第一预定高度时，水平挤压力比例因子ξ的取值范围为0.40-0.45；当采高小于第一预定高度时，水平挤压力比例因子ξ的取值范围为0.30-0.40。
可选地，第一预定高度为3.5m，预定基载比为0.8。
本申请还提供一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为如上所述的液压支架工作阻力确定方法。
本申请提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的液压支架工作阻力确定方法。
本申请提供的液压支架工作阻力确定方法、存储介质和电子设备通过实时确定顶板破断结构，根据顶板破断结构计算液压支架的工作阻力，并将最大值确定为最终工作阻力，能够准确地计算液压支架的工作阻力，从而准确合理地设定液压支架，减小底座高度和顶梁厚度，不仅可保证液压支架的有效使用率，避免浪费，降低设备制造成本，而且有利于辅助运输，最大程度地避免辅助运输时的安全隐患。
附图说明
图1是本申请的液压支架工作阻力确定方法的流程图。
图2是本申请的砌体梁的结构示意图。
图3是本申请的悬臂梁+砌体梁的结构示意图。
图4是本申请的切落体的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例，对本申请的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1示出了本申请的液压支架工作阻力确定方法的流程图，如图1所示，本申请提供的液压支架工作阻力确定方法，其包括：
S100，预先确定顶板破断结构；
开采过程中，顶板覆岩破断结构随时会发生变化，一个采煤工作面可对应多种顶板覆岩破断结构。
在开采前，预先确定顶板可能发生的破断结构，可保证液压支架工作阻力计算的准确性。其中，顶板破断结构主要包括剪切破断和弯拉破断。
S200，根据所述顶板破断结构计算液压支架的工作阻力；
S300，筛选出工作阻力中的最大值，并将所述最大值确定为液压支架的最终工作阻力。
按照最终工作阻力设置液压支架，进行支护。
本申请提供的液压支架工作阻力确定方法通过预先确定顶板破断结构，根据顶板破断结构计算液压支架的工作阻力，并将最大值确定为最终工作阻力，能够准确地计算液压支架的工作阻力，从而准确合理地设定液压支架，减小底座高度和顶梁厚度，不仅可保证液压支架的有效使用率，避免浪费，降低成本，而且有利于辅助运输，最大程度地避免辅助运输时的安全隐患。
进一步地，S100，预先确定顶板破断结构形式，包括：
S101，预先获取基载比Jz、水平挤压力比例因子ξ、松散载荷层容重γ0、基岩层容重γ、基岩层极限抗剪强度[τ]、破断面摩擦系数
Figure BDA0002642295310000041
基岩层平均厚度H；
优选地，当采高大于第一预定高度时，水平挤压力比例因子ξ的取值范围为0.40-0.45；当采高小于第一预定高度时，水平挤压力比例因子ξ的取值范围为0.30-0.40，以进一步地提高液压支架工作阻力计算的精确性。
S102，获取基岩层极限抗拉强度[σt]；
S103，当
Figure BDA0002642295310000051
时，所述顶板破断结构为剪切破断；
当
Figure BDA0002642295310000052
时，所述顶板破断结构为弯拉破断。
通过结合浅埋煤层地质参数与开采参数等，预判顶板破断结构形式，可提高判断的精确性。
进一步地，S130之后，还包括：
S140，获取工作面的采高；
S150，当采高低于第一预定高度，且所述基载比大于预定基载比时，所述弯拉破断形成砌体梁结构；
当采高大于第一预定高度，且所述基载比大于预定基载比时，所述弯拉破断形成悬臂梁+砌体梁结构；
当所述基载比小于预定基载比时，所述剪切破断形成切落体结构。
在本实施例中，第一预定高度为3.5m，预定基载比为0.8。
在采高小于3.5m，基载比大于0.8的采煤工作面回采过程中，当老顶达到极限跨距时断裂，破断的岩块在下沉变形中互相挤压，产生强大的水平推力，关键块体B在关键块体A和关键块体C之间摩擦咬合，能够相互铰接，形成外表似梁实质是拱的砌体梁或裂隙体梁三铰拱式平衡结构，此结构为“砌体梁1”结构，具体如图2所示。
当采高大于3.5m，基载比大于0.8时，采煤工作面回采过程中，大采高综采顶板活动空间明显加大而发生破断、垮落，并在垮落前难以触矸的部分，其运动方式表现为煤层之上的部分岩层呈短悬臂梁形式运动，有一定的自承能力，随液压支架前移并未及时垮落，有一定的滞后性，而且在垮落之前难以触矸，位于这部分岩层之上的部分岩层可形成铰接平衡结构，如图3所示，关键块体A’、B’、C’形成铰接平衡结构，此结构为“悬臂梁+砌体梁”结构。
在“悬臂梁+砌体梁”结构中，上位关键层呈“砌体梁1”结构，直接顶呈“悬臂梁2”结构。
“悬臂梁”直接垮落时，会增加液压支架受力；“悬臂梁”双向回转垮落时，会减小覆岩运动对液压支架的作用力；“悬臂梁+砌体梁”交替式时，覆岩运动对液压支架的作用力时大时小。
在采高大于3.5m，基载比小于0.8的采煤工作面回采过程中，上覆岩层顶板呈整体切落式破断，破断范围波及至地表，关键块体B”在关键块体A”和关键块体C”之间能够相互铰接，但无法形成稳定承载结构，发生滑落失稳。此结构为“切落体3”结构,具体如图4所示。
通过采高以及基载比，将顶板破断结构细化为砌体梁结构1、悬臂梁2+砌体梁1结构、切落体3结构，由此再计算液压支架的工作阻力，可使得液压支架工作阻力计算更好准确。
优选地，S200，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：
S210，获取直接顶厚度Σh、直接顶容重γz、关键层周期来压步距L、岩块间的摩擦角
Figure BDA0002642295310000063
岩块破断角α、关键层厚度h1、开采系数k、工作面顶板上方裂隙带下位岩层中暴露岩块的全部重量Q、控顶距lk、液压支架中心距B；
S220,当顶板形成砌体梁结构时，根据公式
Figure BDA0002642295310000061
计算液压支架的工作阻力P,其中，S1＝kh1，S1为关键层破断岩块的下沉量。
优选地，S200，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：
S230,获取悬臂梁下部直接顶载荷QZ、悬臂梁及其上部直至垮落带顶界面岩层的重量Q0+Qr1、裂隙带岩层所需控制的载荷PH、垮落带顶界面岩层距离煤层的距离h垮、裂隙带下位岩层的厚度h、裂隙带下位岩层的下沉量S；
S240,当顶板形成悬臂梁+砌体梁结构时，根据公式P＝Qz+Q0+Qr+PH计算液压支架工作阻力P；
其中，Qz＝Blk∑hγz，Q0+Qr＝BL(h垮-∑h)，
Figure BDA0002642295310000062
进一步地，S200，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：
S250，获取基岩层以上松散载荷层厚度H0、液压支架的支撑效率η；
S250，当顶板形成切落体结构时，根据公式
Figure BDA0002642295310000071
计算液压支架工作阻力P。
通过上述设置，可使不同顶板破断形式采用不同的计算公式进行计算，进一步地提高计算的精确性。
本申请还提供一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为如上所述的液压支架工作阻力确定方法。
本申请还提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的液压支架工作阻力确定方法。
执行如上所述的液压支架工作阻力确定方法的设备还可以包括：输入装置和输出装置。处理器、存储器、输入装置和输出装置可以通过总线或者其他方式连接。
存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的液压支架工作阻力确定方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据液压支架工作阻力确定方法的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。
输入装置可接收输入的数字或字符信息，以及产生与液压支架工作阻力确定方法相关的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的液压支架工作阻力确定方法。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(5)其他具有数据交互功能的电子装置。
基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液压支架工作阻力确定方法，其特征在于，包括：
预先确定顶板破断结构；
根据所述顶板破断结构计算液压支架的工作阻力；
筛选出工作阻力中的最大值，并将所述最大值确定为液压支架的最终工作阻力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定顶板破断结构形式，包括：
预先获取基载比Jz、水平挤压力比例因子ξ、松散载荷层容重γ0、基岩层容重γ、基岩层极限抗剪强度[τ]、破断面摩擦系数
Figure FDA0002642295300000011
基岩层平均厚度H；
获取基岩层极限抗拉强度[σt]；
当
Figure FDA0002642295300000012
时，所述顶板破断结构为剪切破断；
当
Figure FDA0002642295300000013
时，所述顶板破断结构为弯拉破断。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
获取工作面的采高；
当采高低于第一预定高度，且所述基载比大于预定基载比时，所述弯拉破断形成砌体梁结构；
当采高大于第一预定高度，且所述基载比大于预定基载比时，所述弯拉破断形成悬臂梁+砌体梁结构；
当所述基载比小于预定基载比时，所述剪切破断形成切落体结构。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：
获取直接顶厚度Σh、直接顶容重γz、关键层周期来压步距L、岩块间的摩擦角
Figure FDA0002642295300000014
岩块破断角α、关键层厚度h1、开采系数k、工作面顶板上方裂隙带下位岩层中暴露岩块的全部重量Q、控顶距lk、液压支架中心距B；
当顶板形成砌体梁结构时，根据公式
Figure FDA0002642295300000021
计算液压支架的工作阻力P,其中，S1＝kh1，S1为关键层破断岩块的下沉量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：
获取悬臂梁下部直接顶载荷QZ、悬臂梁及其上部直至垮落带顶界面岩层的重量Q0+Qr1、裂隙带岩层所需控制的载荷PH、垮落带顶界面岩层距离煤层的距离h垮、裂隙带下位岩层的厚度h、裂隙带下位岩层的下沉量S；
当顶板形成悬臂梁+砌体梁结构时，根据公式P＝Qz+Q0+Qr+PH计算液压支架工作阻力P；
其中，Qz＝Blk∑hγz，Q0+Qr＝BL(h垮-∑h)，
Figure FDA0002642295300000022
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据顶板破断形式计算液压支架的工作阻力包括：
获取基岩层以上松散载荷层厚度H0、液压支架的支撑效率η；
当顶板形成切落体结构时，根据公式
Figure FDA0002642295300000023
计算液压支架工作阻力P。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当采高大于第一预定高度时，水平挤压力比例因子ξ的取值范围为0.40-0.45；当采高小于第一预定高度时，水平挤压力比例因子ξ的取值范围为0.30-0.40。
8.如权利要求2-7任一所述的方法，其特征在于，第一预定高度为3.5m，预定基载比为0.8。
9.一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为如权利要求1-8任一所述的液压支架工作阻力确定方法。
10.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-8任一所述的液压支架工作阻力确定方法。
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