[01217147]综放采场支架－围岩关系研究与新型轻放支架的研制

国家自然科学基金委员会于2002年4月组织对项目进行了鉴定，评价为：“在理论方面达到国际领先水平。”在国家自然科学基金委员会上报党中央、国务院等有关领导同志的简报第10期上指出：“通过对厚煤层岩层控制的研究，揭示了放顶煤开采矿压显现规律，系统地提出了放顶煤开采工作面顶板支护新理论，设计研究了新型放顶煤液压支架，发挥了放顶煤开采高产高效的特点。”“我国存在大量地质条件复杂的难采煤层，其开采存在机械化水平低、效益差、安全性差的缺点。用综合机械化轻型放顶煤设备成功解决了难采煤层的安全、高产、高效问题。”本项目是在国家自然科学基金重点项目“厚煤层全高开采方法基础理论研究”59734090资助下研究开发新型的、在先进的综合机械化放顶煤开采中应用的关键设备——液压支架，着重解决复杂地质煤层条件下及不稳定煤层使用综放时遇到的困难，提高综放开采产量、质量与效益。2000年4月获国家发明专利，2000年5月被国家计委列为高新技术产业化推进项目和国家五部委列为国家重点新产品。技术原理：根据综放采场煤、岩石力学特性与状态变化及运动规律，设计支架的机构和结构，有效地控制顶煤状态变化、移动、放落。与其他放顶煤支架相比，主要特点为： （1）支架具有整体顶梁、长侧护板、内伸缩梁（有护帮作用）结构、能全封闭端面顶板。 （2）支架后部为单铰接机构，放煤时，后部放煤及过煤空间不因采高的变化和顶梁工作状态而改变。（3）支架后部掩护梁设计为弯曲折线形状以减少对破碎顶煤与破碎顶板之间的煤岩分界面的扰动，以降低顶煤放出时的含矸率和提高回收率。（4）支架后柱具有双伸缩功能，可以有效地调节顶梁工作状态，以保持与相邻支架共同封闭顶板。（5）支架结构紧凑，总体及部件尺寸小，重量轻，制造成本低，便于安装、运输，支护强度较大。技术的创造性与先进性在于：在研究综放采场煤、岩石力学特性与状态变化及运动规律的基础上，通过对支架系统的机构运动学分析、受力分析，应用虚拟现实技术，研究了支架的机构、结构、制造与装配间隙、受力变形等对顶煤状态变化、运动、破裂的综合影响，得出了全新的综放采场支架--围岩关系。从而使设计的支架功能不仅仅是支撑顶板，而且是有效地控制顶煤及其围岩。研制的轻型综采放顶煤液压支架，在大屯煤电集团公司姚桥煤矿7361工作面应用取得成功。平均月产8.9万t，最高月产12万t，创出我国轻放工作面最好水平。仅2001年下半年时间即创产值8874万元，新增利税2465万元。同时多回收煤炭资源14.42万吨，提高资源回收率18.61%。减轻了工人劳动强度，实现了高产、高效、安全。我国厚煤层储量约占总储量的44%，其中多数为难采煤层。这种新型支架不仅可使用在中型矿井，而且可用于矿井边缘地区，构造形成的呆滞煤带及其他煤柱回收。因此应用范围广泛，社会效益巨大。