CN112597677B - 一种判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，其包括步骤：1)测试煤矿巷道围岩动荷载力学参数，2)测试煤矿巷道围岩静荷载力学参数，3)数值模拟掘进机截割工作状态，建立掘进机截割工作状态参数与围岩顶板状态的关联函数；4)根据现场掘进机工作状态参数对关联函数进行修正；5)根据修正后的关联函数计算掘进工作面最大控顶距。本发明判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，能在掘进机掘进过程中根据掘进机截割工作状态参数实时计算出工作面的最大控顶距，能保证掘进过程中工作面围岩的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿掘进技术领域,具体涉及一种判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法。
背景技术
控顶距是指工作面支架支护的空间宽度，显然控顶距愈大，顶板的挠曲变形量大，底板的鼓起量也大。最大控顶距指的是当工作面推进一次或两次之后，工作空间达到的允许的最大宽度，准确的最大控顶距是保证工作面围岩稳定的重要参数。因此如何在开采过程中实时准确的掌握最大控顶距，以保证厚煤层开采时工作面围岩的稳定，是煤矿掘进开采需要解决的重要问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，以解决在掘进机掘进开采过程自动计算确定最大控顶距，以保证工作面围岩稳定的技术问题。
本发明判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，其包括以下步骤：
1)测试煤矿巷道围岩动荷载力学参数：
采用霍普金森压杆测定围岩的动态破坏强度，及不同冲击荷载、冲击频率、冲击角度下不同岩性岩石的破坏规律；
2)测试煤矿巷道围岩静荷载力学参数：
通过单轴抗压、抗剪、抗拉实验，获得不同岩性岩石的基本物理力学参数，所述的基本物理力学参数包括岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力；
3)数值模拟掘进机截割工作状态：
基于步骤1)和步骤2)所测得的不同岩性岩石的动态和静态力学参数，采用ANSYS数值模拟软件分析掘进机的截齿与岩石间的动静态相互作用，通过分析不同截割角度、速度、荷载作用下岩石和截齿的受力状态，建立掘进机截割工作状态参数与围岩顶板状态的关联函数；
4)关联函数的修正：
根据现场掘进机工作状态参数对关联函数进行修正；
5)计算最大控顶距：
根据修正后的关联函数计算掘进工作面最大控顶距。
本发明的有益效果：
本发明判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，能在掘进机掘进过程中根据掘进机截割工作状态参数实时计算出工作面的最大控顶距，能保证掘进过程中工作面围岩的稳定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
本实施例判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，其包括以下步骤：
1)测试煤矿巷道围岩动荷载力学参数：
采用霍普金森压杆测定围岩的动态破坏强度，及不同冲击荷载、冲击频率、冲击角度下不同岩性岩石的破坏规律。
2)测试煤矿巷道围岩静荷载力学参数：
通过单轴抗压、抗剪、抗拉实验，获得不同岩性岩石的基本物理力学参数，所述的基本物理力学参数包括岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力。
3)数值模拟掘进机截割工作状态：
基于步骤1)和步骤2)所测得的不同岩性岩石的动态和静态力学参数，采用ANSYS数值模拟软件分析掘进机的截齿与岩石间的动静态相互作用，通过分析不同截割角度(Φ)、速度(v)、荷载(p)作用下岩石和截齿的受力状态，建立掘进机截割工作状态参数与围岩顶板受力状态(σ)的关联函数F(σ，p，v，Φ)。
4)关联函数的修正：
根据现场掘进机工作状态参数对关联函数进行修正。
5)计算最大控顶距：
根据修正后的关联函数计算掘进工作面最大控顶距。
采用本实施例中判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，能在掘进机掘进过程中根据掘进机截割工作状态参数实时计算出工作面的最大控顶距，能保证掘进过程中工作面围岩的稳定。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种判断煤矿掘进工作面最大控顶距的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）测试煤矿巷道围岩动荷载力学参数：
采用霍普金森压杆测定围岩的动态破坏强度，及不同冲击荷载、冲击频率、冲击角度下不同岩性岩石的破坏规律；
2）测试煤矿巷道围岩静荷载力学参数：
通过单轴抗压、抗剪、抗拉实验，获得不同岩性岩石的基本物理力学参数，所述的基本物理力学参数包括岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力；
3）数值模拟掘进机截割工作状态：
基于步骤1）和步骤2）所测得的不同岩性岩石的动态和静态力学参数，采用ANSYS数值模拟软件分析掘进机的截齿与岩石间的动静态相互作用，通过分析不同截割角度Φ、速度v、荷载p作用下岩石和截齿的受力状态，建立掘进机截割工作状态参数与围岩顶板受力状态σ的关联函数F（σ，p，v，Φ）；
4）关联函数的修正：
根据现场掘进机工作状态参数对关联函数进行修正；
5）计算最大控顶距：
根据修正后的关联函数计算掘进工作面最大控顶距。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1248967A (en) * | 1968-02-29 | 1971-10-06 | Hemscheidt Maschf Hermann | Improvements in or relating to hydraulically-advanceable roof-supports, particularly for use in mines |
| CN103590846A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-19 | 山东科技大学 | 一种工作面液压支架合理工作阻力的核定方法 |
| CN203463122U (zh) * | 2013-09-17 | 2014-03-05 | 河南理工大学 | 煤矿井下掘进工作面临时支护设备 |
| CN207366551U (zh) * | 2017-10-13 | 2018-05-15 | 石家庄铁道大学 | 降雨与交通振动联合作用下边坡失稳物理模型试验装置 |
| CN111255495A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-09 | 中国矿业大学 | 一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开采的支架选型方法 |
| CN111353194A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-30 | 青岛理工大学 | 一种浅埋煤层大采高顶板初次来压时支架工作阻力的确定方法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1248967A (en) * | 1968-02-29 | 1971-10-06 | Hemscheidt Maschf Hermann | Improvements in or relating to hydraulically-advanceable roof-supports, particularly for use in mines |
| CN203463122U (zh) * | 2013-09-17 | 2014-03-05 | 河南理工大学 | 煤矿井下掘进工作面临时支护设备 |
| CN103590846A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-19 | 山东科技大学 | 一种工作面液压支架合理工作阻力的核定方法 |
| CN207366551U (zh) * | 2017-10-13 | 2018-05-15 | 石家庄铁道大学 | 降雨与交通振动联合作用下边坡失稳物理模型试验装置 |
| CN111255495A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-09 | 中国矿业大学 | 一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开采的支架选型方法 |
| CN111353194A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-30 | 青岛理工大学 | 一种浅埋煤层大采高顶板初次来压时支架工作阻力的确定方法 |
Non-Patent Citations (9)
| Title |
|---|
| Key technologies and equipment for a fully mechanized top-coal caving operation with a large mining height at ultra-thick coal seams;Jinhua Wang等;《Int J Coal Sci Technol》;20150721;第2卷(第2期);第97-161页 * |
| Study on the Mechanical Relationship among the Backfilling Mining Support, Roof Rock Beam, and Gangue Filling Body in Comprehensive Mechanized Filling Mining Process;Zhimin Huang等;《Advances in Civil Engineering》;20201027;第1-15页 * |
| 基于计算机仿真技术的采煤机截割部可靠性分析;刘恕华;《煤炭技术》;20141231;第33卷(第12期);第291-292页 * |
| 断层附近工作面顶板围岩运动规律及其稳定性控制研究;孙健;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅰ辑》;20160315(第03期);第B021-40页 * |
| 水平应力条件下矩形煤巷支护优化研究;田金玉;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅰ辑》;20180115(第01期);第B021-96页 * |
| 深井软岩岩巷综合机械化快速施工及支护技术;肖东兴等;《中国矿山工程》;20111031;第40卷(第5期);第47-49、52页 * |
| 煤矿快速掘进技术应用研究;程化水等;《内蒙古煤炭经济》;20181231(第11期);第62、87页 * |
| 连续采煤机双巷掘进工艺及参数优化;温江龙;《陕西煤炭》;20191231;第168-170页 * |
| 连续采煤机双巷掘进工艺及参数优化研究;曹军等;《煤炭科学技术》;20120531;第40卷(第5期);第9-13页 * |
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