液压支架阻力与开采高度的数值模拟分析

"该研究基于连续离散元理论(CDEM)方法，对长壁开采工作面的数学模型进行了建立，以研究液压支架阻力与开采高度的动态耦合关系。研究以寸草塔煤矿203014工作面为实例，通过数值模拟探讨了不同开采高度对顶板垮塌、覆岩运动规律、覆岩稳定状态及支架阻力与围岩相互作用的影响。文章介绍了利用ANSYS构建岩层和支架的二维模型，并在CDEM软件中进行模拟，以公式P=P0+KΔu描述支架阻力与位移的关系，并根据模拟结果分析了开采高度与支架阻力的定量关系，为液压支架的选择和岩层控制提供了依据。" 在煤炭开采领域，液压支架是保障安全生产的关键设备，其支护阻力的合理设定对于防止煤壁片帮和顶板冒顶事故至关重要。随着开采深度和采高的增加，对液压支架性能的需求也相应提高。现有的数值模拟研究主要关注开采后的围岩应力和位移分布，但忽视了支架对围岩的反作用力。本文指出，这种忽视可能导致液压支架选择的不准确。 作者采用CDEM数值模拟软件，结合现场液压支架的工作特性，构建了一个动态支护模型。模型考虑了初撑力(P0)、支架立柱刚度(K)和支架位移增量(Δu)三个参数，以此模拟支架在顶板压力下的响应。通过ANSYS构建的二维模型导入CDEM，模拟不同开采高度下的工作面状况，从而揭示了开采高度对支护阻力的具体影响。 研究发现，开采高度的变化不仅影响顶板垮塌的过程和覆岩的运移规律，还直接影响覆岩的稳定状态。同时，支护阻力与围岩之间存在动态的耦合关系，这为优化液压支架的设计和调整提供了理论依据。通过分析数值模拟结果，可以更深入理解支护阻力变化的内在因素，并量化开采高度与支护阻力的关系，为实际煤矿作业中的支护决策提供科学支持。 总结来说，这篇研究强调了数值模拟在理解液压支架阻力与开采高度关系中的重要作用，为改善煤矿安全生产条件、预防地质灾害提供了新的研究途径。通过这种方式，不仅可以提升开采效率，还能有效保护矿工的安全和煤炭资源的可持续开采。