[发明专利]液压支架围岩耦合三维动态设计方法

摘要

本发明公开了一种考虑采煤工作面围岩动态影响的液压支架三维设计方法，其采用离散元软件模拟工作面推进过程中顶板、煤层、底板的运动；建立支架-围岩三维耦合模型，计算支架对围岩运动的反向支护效果和控制作用。循环优化支架参数，得出对围岩具有最佳支护效果的结构。液压支架在工作面推进的不同时刻、不同位置及不同地质条件下存在偏载、扭转及垮落岩石对支架掩护梁的冲击等受力情况，采用动力学软件模拟得出支架零部件上拉压、弯曲和扭转内力的分布规律。结合结构布置需求，采用有限元方法设计和优化支架结构形式。本发明提出的设计方法能够有效提高液压支架对于围岩变化的适应能力，增强其稳定性和可靠性，保证采煤工作安全、高效的进行。

主权项

液压支架围岩耦合三维动态设计方法，其特征在于从围岩的运移规律出发，模拟工作面推进过程中顶板、煤层、底板的运动过程；建立支架‑围岩三维耦合模型，将工作面围岩与支架作为一个整体力学动态系统进行分析计算，得出支架对围岩具有最佳支护效果所应具备的参数；具有最佳总体结构参数的支架在工作面推进过程中的不同时刻、工作面的不同位置及不同地质工况下承受三类恶劣工况：(1)整个工作面推进过程中不同采高情况下的支架受力；(2)由工作面压力分布不均匀导致的液压支架偏载、扭转工况；(3)顶板来压时，跨落岩石对支架掩护梁的冲击；模拟支架在上述工况下的受力，得出支架零部件上拉压、弯曲和扭转内力的分布规律；结合结构布置需求设计支架截面的结构形式和几何尺寸。