綜合機(jī)械化固體充填采煤頂板提前下沉量監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種綜合機(jī)械化固體充填采煤頂板提前下沉量監(jiān)測(cè)方法，尤其適用于 井工礦綜合機(jī)械化固體充填采煤中頂板下沉量的監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 綜合機(jī)械化充填采煤技術(shù)中頂板的動(dòng)態(tài)變化是必須掌握的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。固體物料充 入采空區(qū)后，隨著工作面的推進(jìn)，及時(shí)掌握頂板動(dòng)態(tài)情況，既有利于分析掌握固體充填采煤 的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，又有利于檢測(cè)充填工藝的執(zhí)行情況及反應(yīng)充填效果，以保證充填體對(duì)頂 板的良好管理。因此，研究出一種準(zhǔn)確實(shí)用的頂板提前下沉量監(jiān)測(cè)方法對(duì)于保證固體充填 采煤技術(shù)在煤礦工程現(xiàn)場(chǎng)的充填效果具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是提供一種綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)條件下的頂板 提前下沉量的監(jiān)測(cè)方法。
[0004] 技術(shù)方案:本發(fā)明的綜合機(jī)械化固體充填采煤頂板提前下沉量監(jiān)測(cè)方法；
[0005] (1)根據(jù)充填采煤液壓支架三維實(shí)體模型以及模型各個(gè)部位結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)，利 用Pro/Engineer軟件建立實(shí)體仿真模型，得到充填采煤液壓支架后立柱傾角-支撐高度曲 線；
[0006] (2)在常規(guī)充填采煤循環(huán)作業(yè)中，進(jìn)行充填采煤工作面割煤、推移刮板輸送機(jī)、推 移充填采煤液壓支架、充填固體物料作業(yè)，完成一個(gè)循環(huán)作業(yè)，當(dāng)充填固體物料作業(yè)結(jié)束 后，測(cè)出此刻充填采煤液壓支架后立柱傾角W;
[0007] (3)開(kāi)始第二個(gè)循環(huán)作業(yè)，當(dāng)?shù)诙€(gè)循環(huán)作業(yè)進(jìn)行到推移充填采煤液壓支架作業(yè) 結(jié)束后，充填固體物料作業(yè)開(kāi)始前，再次測(cè)出此刻充填采煤液壓支架后立柱傾角α2;
[0008] (4)在兩次監(jiān)測(cè)出的充填采煤液壓支架后立柱傾角的基礎(chǔ)上，根據(jù)Pro/Engineer 軟件建立的實(shí)體仿真模型得出充填采煤液壓支架后立柱傾角-支撐高度曲線，得到兩次監(jiān) 測(cè)充填采煤液壓支架后立柱傾角時(shí)的支撐高度差A(yù) 1;
[0009] (5)將充填采煤液壓支架簡(jiǎn)化成幾何圖形，并把兩個(gè)位置的充填采煤液壓支架重 疊起來(lái)，并且理想化地將兩個(gè)時(shí)期的充填采煤液壓支架的后頂梁以及頂板提前下沉段連接 I A/ 而成的三角形作為相似三角形進(jìn)行處理，即g '從而得到充填采煤液壓支架后頂梁 的斷點(diǎn)處的頂板提前下沉量，BP
[0010]有益效果：由于采用了上述方案，本發(fā)明的固體充填采煤頂板提前下沉量監(jiān)測(cè)方 法，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)只需要測(cè)量出每次充填采煤作業(yè)循環(huán)中推移液充填采煤液壓支架后的充 填采煤液壓支架后立柱的傾角，便可以根據(jù)實(shí)體仿真模型以及充填采煤液壓支架各個(gè)結(jié)構(gòu) 尺寸參數(shù)和結(jié)構(gòu)之間的幾何關(guān)系得到固體充填采煤頂板提前下沉量。此頂板提前下沉量監(jiān) 測(cè)方法簡(jiǎn)單易行，成本低，具有廣泛的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中四柱式充填采煤液壓支架三維實(shí)體模型圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中四柱式充填采煤液壓支架二維骨架模型圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中四柱式充填采煤液壓支架后立柱傾角-支撐高度曲 線圖；
[0014] 圖4為本發(fā)明開(kāi)始監(jiān)測(cè)時(shí)第一個(gè)循環(huán)作業(yè)中充填固體物料作業(yè)后工作面狀態(tài)側(cè)視 圖；
[0015] 圖5為本發(fā)明開(kāi)始監(jiān)測(cè)時(shí)第二個(gè)循環(huán)作業(yè)中充填固體物料作業(yè)前工作面狀態(tài)側(cè)視 圖；
[0016] 圖6為本發(fā)明監(jiān)測(cè)時(shí)兩個(gè)循環(huán)作業(yè)中充填采煤液壓支架重疊狀態(tài)簡(jiǎn)化圖。
[0017] 圖中：1-充填采煤液壓支架前頂梁，2-充填采煤液壓支架后頂梁，3-充填采煤液壓 支架后立柱，4-多孔底卸式輸送機(jī)，5-充填采煤液壓支架后頂梁端點(diǎn)處頂板，6-刮板輸送 機(jī)，7-充填采煤液壓支架，8-充填采煤液壓支架底座，9-固體充填物料，10-實(shí)體煤壁。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：
[0019] 以ZC5200/20/38型四柱式充填采煤液壓支架為例，對(duì)本發(fā)明的固體充填采煤頂板 提前下沉量監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0020] (1)首先按已有技術(shù)在采煤工作面實(shí)體煤壁布置綜合設(shè)備，根據(jù)充填采煤液壓支 架三維實(shí)體模型，如圖1所示，以及各個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)，利用Pro/Engineer軟件建立如圖2 所示的二維骨架模型，最后得到如圖3所示的充填采煤液壓支架后立柱3傾角-支撐高度曲 線；
[0021] (2)在已有技術(shù)的常規(guī)充填采煤循環(huán)作業(yè)中，采用推移刮板輸送機(jī)6、推移充填采 煤液壓支架7進(jìn)行充填采煤工作面割煤，充填固體物料9進(jìn)行充填，完成一個(gè)循環(huán)作業(yè)，如圖 4所示，當(dāng)充填固體物料9充填作業(yè)結(jié)束后，測(cè)出此刻充填采煤液壓支架后立柱3的傾角 〇1為 80.52°，根據(jù)w的值，由圖3所示的曲線可得，此刻的支撐高度為3200mm。
[0022] (3)完成一個(gè)充填采煤循環(huán)作業(yè)后，開(kāi)始第二個(gè)充填采煤循環(huán)作業(yè)，當(dāng)在第二個(gè)循 環(huán)作業(yè)中，充填采煤液壓支架7向前推移一個(gè)步距600_之后，充填固體物料9充填作業(yè)開(kāi)始 前，如圖5所示的位置，再次測(cè)出此刻充填采煤液壓支架后立柱3的傾角 〇2為79.59°，根據(jù)α2 的值，由圖3所示的曲線可得，此時(shí)支撐高度為3000mm;
[0023 ] (4)在兩次測(cè)出充填采煤液壓支架后立柱3傾角的基礎(chǔ)上，根據(jù)Pro/Engineer軟件 建立的實(shí)體仿真模型得出的充填采煤液壓支架后立柱3傾角-支撐高度曲線，得到兩次監(jiān)測(cè) 充填采煤液壓支架后立柱傾角時(shí)的支撐高度差A(yù) 1;
[0024] (5)將兩個(gè)位置的充填采煤液壓支架7重疊起來(lái)，其中12段為充填采煤液壓支架7 推移一個(gè)步距的距離600mm，如圖6所示，可以理想化地將兩個(gè)重疊起來(lái)的充填采煤液壓支 架7所構(gòu)成的三角形作為相似三角形進(jìn)行處理，即
；因此，充填采煤液壓支架后 頂梁2的端點(diǎn)處的頂板提前下沉量Sd可按下式計(jì)算得出：
[0025]
[0026] 式中：
[0027] Sd-充填采煤液壓支架后頂梁的端點(diǎn)處的頂板提前下沉量，mm;
[0028] Δ 1-兩次監(jiān)測(cè)充填采煤液壓支架后立柱的傾角時(shí)的支撐高度差，200mm;
[0029] 1!一充填采煤液壓支架后頂梁的長(zhǎng)度，4462mm;
[0030] h-推移一個(gè)充填采煤液壓支架的步距距離，600mm;
[0031] 13 -后頂梁與四連桿機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)到后頂梁與后立柱鉸接點(diǎn)的水平距離， 1550mm〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種綜合機(jī)械化固體充填采煤頂板提前下沉量監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括如下步 驟： (1) 根據(jù)充填采煤液壓支架三維實(shí)體模型以及模型各個(gè)部位結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)，利用 Pro/Engineer軟件建立實(shí)體仿真模型，得到充填采煤液壓支架后立柱(3)傾角-支撐高度曲 線； (2) 在常規(guī)的充填采煤循環(huán)作業(yè)中，進(jìn)行充填采煤工作面割煤、推移刮板輸送機(jī)(6)、推 移充填采煤液壓支架(7)、充填固體物料(9)作業(yè)，完成一個(gè)循環(huán)作業(yè)，當(dāng)充填固體物料(9) 作業(yè)結(jié)束后，測(cè)出此刻充填采煤液壓支架后立柱(3)傾角α 1; (3) 開(kāi)始第二個(gè)循環(huán)作業(yè)，當(dāng)?shù)诙€(gè)循環(huán)作業(yè)進(jìn)行到推移充填采煤液壓支架(7)作業(yè)結(jié) 束后，充填固體物料(9)作業(yè)開(kāi)始前，再次測(cè)出此刻充填采煤液壓支架后立柱(3)傾角α 2; (4) 在兩次循環(huán)作業(yè)監(jiān)測(cè)出的充填采煤液壓支架后立柱（3)傾角的基礎(chǔ)上，根據(jù)Pro/ Engineer軟件建立的實(shí)體仿真模型得出充填采煤液壓支架后立柱(3)傾角-支撐高度曲線， 得到兩次監(jiān)測(cè)充填采煤液壓支架后立柱傾角時(shí)的支撐高度差A(yù) 1; (5) 將充填采煤液壓支架簡(jiǎn)化成幾何圖形，并把兩個(gè)位置的充填采煤液壓支架(7)重疊 起來(lái)，并且理想化地將兩個(gè)時(shí)期的充填采煤液壓支架的后頂梁以及頂板提前下沉段連接而 成的三角形作為相似三角形進(jìn)行處理，即'從而得到充填采煤液壓支架后頂梁的 斷點(diǎn)處的頂板提前下沉量，即。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種固體充填采煤頂板提前下沉量監(jiān)測(cè)方法，適用于井工礦綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)中工作面頂板提前下沉量的監(jiān)測(cè)。本方法包括在充填采煤液壓支架各個(gè)結(jié)構(gòu)間的尺寸參數(shù)以及幾何關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用Pro/Engineer軟件建立實(shí)體仿真模型，然后根據(jù)在充填采煤循環(huán)作業(yè)中測(cè)得的充填采煤液壓支架后立柱的傾角的變化，最后得到綜合機(jī)械化固體充填采煤工作面頂板的提前下沉量。本發(fā)明方法設(shè)計(jì)合理，針對(duì)性強(qiáng)，成本低，簡(jiǎn)單易行，具有廣泛的實(shí)用性。
【IPC分類】G01C9/00, G01C5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105466390
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510864579
【發(fā)明人】張強(qiáng), 張吉雄, 梅賢丞, 孫強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日