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教师研究成果简介——巷道防冲吸能液压支架
2021-01-30 11:53  

 

肖永惠,物理学院,讲师。20109月至20166月于辽宁工程技术大学工程力学专业攻读博士学位(硕博连读),20169月至今于辽宁大学物理学院任教。从博士阶段至今,共参与了5项国家自然科学基金面上项目、2项青年基金项目、1项国家973项目及2017国家重点研发计划项目,获得2018年中国煤炭工业科学技术奖一等奖(排名4),发表SCI/EI论文5篇,申请并授权国家发明专利10余项。

产学研合作方向的研究成果或关键技术

研究方向:煤矿冲击地压危险巷道防冲吸能支护技术与装备。主要技术名称:巷道防冲吸能液压支架。巷道防冲吸能液压支架即一种具有快速让压与吸能功能的巷道支架装备,专用于具有冲击地压危险的巷道中,主体结构由顶梁、底座、液压支柱和吸能器四大部分构成。其中,顶梁主要用于维护巷道顶板,防止顶板突发破坏对巷道内部构成冲击危险;底座主要用于抑制巷道底鼓,防止底板鼓起掀翻皮带和损坏轨道;液压支柱为支架结构提供支撑力,并通过溢流阀排液泄压保护支架不被超额静载或低速动载所损坏;吸能冲器用于在突发围岩冲击时发挥快速变形吸能的作用,实现整体支架结构的让压吸能功能。根据巷道冲击危险程度不同,设计不同的支架结构形式和支护参数,从而达到巷道的支护与防冲需求,维护巷道在突发冲击地压时的稳定性,进而达到防冲目的。

研究或技术的特色和创新点

巷道防冲吸能液压支架在一般支护状态下,与U型钢支架、锚杆、锚索及锚网等其它支护设备联合使用,以实现对围岩的全面支护,满足巷道支护的基本需求;而在突发围岩冲击时,则利用吸能器快速变形、吸收冲击能,保护支柱与支架整体结构不受损坏,从而实现防冲作用。故支架的特点在于能够通过吸能器中特设的防冲构件实现支架整体的不损坏,从而保持长期循环使用,且对于高于防冲吸能液压支架设防目标的冲击地压,可以通过其它防治方法,将冲击地压孕育的能量降至设防目标以下,再由支架负责吸收冲击发生时的能量,进而保障巷道的完整性和稳定性,最终达到“小冲可修、中冲可换、大冲不垮”的防冲目标。

研究或技术解决的关键问题

基于巷道围岩与支架支护的静动力学模型分析,构建了“围岩应力+围岩性能+巷道支护”的防冲支护理论模型,进而从支架的应力、刚度、形变、频率、速度和能量六个角度提出了巷道液压支架防冲支护设计的六项原则,即支架设计需考虑的让位应力、让位刚度、让位位移、让位频率、让位速度、让位能量的六个方面,从而实现防冲吸能液压支架对围岩支护防冲的可行性和有效性。

 

5C21F

研究或技术应用的前景、预计产生的社会效益

防冲吸能液压支架在辽宁抚顺老虎台矿、沈阳红阳三矿、河南义马耿村矿与常村矿等多处矿井实施应用,显著增大了巷道的支护强度和支护体系的稳定性,使冲击地压发生的频率显著降低,防冲效果显著。冲击地压是目前煤矿中的一种严重动力灾害,我国冲击地压矿井及存在冲击地压危险的矿井达200多处,冲击地压已被行业列入了煤矿五大灾害之一,特别是现阶段煤矿进入深部开采后,巷道冲击地压问题凸显,严重制约矿井生产,威胁工人生命安全,给煤矿造成巨大经济损失,巷道防冲成为我国冲击地压矿井共同面临的一项难题。防冲吸能液压支架的推广应用,为矿井巷道冲击地压防治创建了一个有效途径,为彻底解决煤矿冲击地压问题发挥了积极的推动作用,同时为进一步煤矿向更深部开采提供了可靠保障,社会效益与经济效益显著。

 

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