薄煤层行走支架的支护强度设计

根据较薄煤层短壁机械化开采工艺,分析了回采过程中薄煤层行走支架与围岩作用关系,采用辅助面积理论确定了薄煤层行走支架的工作阻力。通过三维数值模拟研究对薄煤层行走支架的支护强度进行了校核,为薄煤层行走支架的结构设计提供了可靠参数。 随着我国煤炭资源开发的不断深入，对薄煤层的开采需求日益增长。薄煤层的开采技术，特别是短壁机械化开采工艺，因能有效提高煤炭资源的回收率而受到重视。在这一背景下，薄煤层行走支架的应用及其支护强度设计变得尤为重要。 行走支架是机械化短壁开采中不可或缺的支护设备，其主要作用是控制采煤过程中的顶板，防止顶板塌陷，确保作业人员和设备的安全。在2米以下的薄煤层中，行走支架的应用尚存在技术难题。为了推进薄煤层开采技术的发展，就必须解决这些技术难题，其中之一就是行走支架的支护强度设计。 对于薄煤层行走支架的支护强度设计，首先需要深入分析地质条件。以某矿区为例，煤层厚度介于1.4至1.9米之间，上覆基岩和松散层具有一定的厚度，煤层结构简单，但煤层中存在夹研。在这种地质条件下，支巷通常采用锚杆支护，断面设计为矩形，净宽5.4米，净高2.0米。根据这些条件，结合采煤工艺，行走支架需以2台一组的方式布置在采硐口，通过循环迈步式跟进工作面移动，以保持顶板的稳定。 在支护强度的设计中，首先采用辅助面积理论来计算行走支架的工作阻力。辅助面积理论考虑了支架周围岩体的附加支撑效应，通过理论计算来初步确定行走支架的支护强度。为了确保计算结果的准确性，引入三维数值模拟方法对支护强度进行校核。通过数值模拟，可以更真实地反映支架与围岩的相互作用，将顶板压力分布、支架移动过程中的稳定性等动态因素考虑在内，从而优化支架设计。 在薄煤层行走支架的支护强度设计中，还必须结合实际的地质条件和开采工艺，评估支架的支护性能。行走支架需要能够适应薄煤层的特殊环境，不仅要能够有效地控制顶板，还要适应薄煤层开采的机械化流程，保证开采效率和安全。 从实际应用的角度来看，薄煤层行走支架的支护强度设计关系到煤炭开采的效率和安全。合理的支护强度设计能够确保在保障安全的前提下，最大限度地提高煤炭资源的回收率，降低顶板事故的风险。因此，这项研究对于推动我国薄煤层开采技术的发展，提升煤炭资源利用率，以及预防煤矿安全事故，具有重要的现实意义。 总结而言，薄煤层行走支架的支护强度设计是一项涉及多学科、多技术的系统工程。在地质条件分析、采煤与支护工艺设计、理论计算以及数值模拟等多方面的深入研究之后，我们能够为实际生产提供更加科学、合理的支护方案。这不仅有助于提高煤炭资源的开采效率和安全水平，还对资源的合理利用和煤炭行业的可持续发展具有长远的影响。