2016年主要研究成果
一、在充填开采大量工程实践和物理相似试验基础上,提出了充填开采上覆岩层连续曲形梁理论模型,当密实充填率达到一定条件时,顶板不会产生断裂,仅发生弯曲变形,形成连续的曲形梁,能有效地控制关键层的沉降变形。阐述了连续曲形梁的几何特征和力学特征,指出了顶板形成连续曲形梁的条件。通过建立力学模型,计算得出了连续曲形梁变形的理论解和便于工程应用的工程解,进一步分析得到连续曲形梁与关键层的量化关系,为密实充填率的设计提供了理论依据。此外,对连续曲形梁的三维模型及其理论解和数值解做了一些有益的分析和探索,揭示了充填开采对岩层变形的控制机理。
二、为进一步提高充填采煤效率,保证固体充填质量的一致性,提出采用固体充填自动化技术,设计研发了固体充填自动化控制系统。给出了自动控制策略和方法,包括充填液压支架推力与密实充填率之间数学关系,充填体自由度对充填采煤工作的影响以及充填采煤的时空特性,深入剖析了自动化充填采煤与控制工作面顶板上覆岩层的运移规律。同时,系统中液压支架自动控制流程、传感器布控原理以及系统控制模式实现了现场工业应用。结果表明:充填效率和推进速度均提升49%左右,劳动强度和充填成本大幅下降,充填效果明显提高,有力推动了固体充填采煤的科学发展。