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基于Terzaghi理论的综采面超前液压支架静力学分析
汇报人：
2024-01-21
REPORTING
目录
引言
Terzaghi理论及综采面超前液压支架概述
基于Terzaghi理论的静力学模型建立
液压支架稳定性影响因素分析
基于Terzaghi理论的液压支架优化设计
实验验证与结果分析
结论与展望
PART
01
引言
REPORTING
综采面超前液压支架是煤矿综采工作面的重要设备，其稳定性和安全性对于保障煤矿生产安全具有重要意义。
随着煤矿开采深度的增加，地质条件愈发复杂，超前液压支架的受力情况也变得更加复杂，因此对其进行静力学分析显得尤为重要。
基于Terzaghi理论的静力学分析能够更准确地预测超前液压支架的受力情况，为支架的设计和优化提供理论依据，提高支架的稳定性和安全性。
国内研究现状
01
国内学者在超前液压支架的静力学分析方面取得了一定的研究成果，但大多基于传统力学理论，对于复杂地质条件下的受力情况分析仍存在一定局限性。
国外研究现状
02
国外学者在液压支架的设计和静力学分析方面具有较高的研究水平，提出了一些先进的理论和方法，但针对中国煤矿特殊地质条件下的超前液压支架研究相对较少。
发展趋势
03
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，未来超前液压支架的静力学分析将更加注重多场耦合、动态模拟和智能化等方面的研究。
研究内容
本研究基于Terzaghi理论，对综采面超前液压支架进行静力学分析，主要研究内容包括建立支架的力学模型、分析支架的受力情况、预测支架的稳定性和安全性等。
研究目的
通过本研究，旨在揭示超前液压支架在复杂地质条件下的受力机理，为支架的设计和优化提供理论依据，提高支架的稳定性和安全性，保障煤矿生产安全。
研究方法
本研究采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法进行研究。首先基于Terzaghi理论建立超前液压支架的力学模型，然后利用数值模拟方法对模型进行求解和分析，最后通过实验验证理论分析和数值模拟结果的正确性。
PART
02
Terzaghi理论及综采面超前液压支架概述
REPORTING
Terzaghi理论认为土体中的压力分布是非均匀的，土压力随着深度的增加而增大。
土压力分布
有效应力原理
变形与固结
Terzaghi提出了有效应力原理，即土体中的总应力等于有效应力与孔隙水压力之和。
Terzaghi理论阐述了土体在荷载作用下的变形与固结过程，为土体静力学分析提供了基础。
03
02
01
支架结构
综采面超前液压支架主要由顶梁、掩护梁、底座、立柱等部件组成，具有稳定的支撑结构。
液压系统
液压支架采用液压系统实现升降、推移等动作，具有操作灵活、支撑力大等特点。
防倒防滑装置
为保证支架在倾斜煤层中的稳定性，液压支架配备了防倒防滑装置。
03
02
01
支撑顶板
液压支架的主要作用是为综采面提供足够的支撑力，防止顶板冒落，确保工作面的安全。
维护空间
通过液压支架的升降和推移，可以调整综采面的高度和宽度，维护良好的工作空间。
适应煤层变化
液压支架具有一定的可缩性和适应性，能够适应煤层的厚度、倾角和节理等变化。
PART
03
基于Terzaghi理论的静力学模型建立
REPORTING
液压支架受到上覆岩层的垂直压力，该压力随深度的增加而增大。垂直载荷的大小与支架的支撑面积和岩层的密度有关。
垂直载荷
由于岩层的水平挤压作用，液压支架受到水平方向的载荷。水平载荷的大小与岩层的弹性模量、泊松比和支架的结构形式有关。
水平载荷
液压支架与围岩之间存在摩擦力，该力对支架的稳定性产生影响。摩擦力的大小与支架和岩层的摩擦系数以及正压力有关。
摩擦力
静力学模型
基于Terzaghi理论，将液压支架视为弹性地基上的梁，建立静力学模型。该模型考虑了支架的刚度、岩层的弹性模量和泊松比等因素。
求解方法
采用有限元方法或有限差分方法对静力学模型进行求解。通过划分网格、施加边界条件和载荷，求解支架的位移、应力和稳定性等关键参数。同时，可以利用数值模拟软件对求解过程进行可视化和后处理分析。
PART
04
液压支架稳定性影响因素分析
REPORTING
煤层倾角
倾角变化会影响支架与顶板的接触状态，倾角越大，支架稳定性越差。
顶板岩性
岩性不同，其抗压、抗拉、抗剪强度各异，直接影响支架的受力状态。
地质构造
断层、褶曲等地质构造会导致煤层厚度、倾角等发生变化，进而影响支架稳定性。
支架高度过高或过低都会影响其与顶板的接触状态，从而影响稳定性。
支架高度
宽度过窄可能导致支架在受压时失稳，宽度过宽则可能增加支架的受力。
支架宽度
立柱倾角不合理可能导致支架在受力时发生偏移或扭转，影响稳定性。
立柱倾角
PART
05
基于Terzaghi理论的液压支架优化设计
REPORTING
提
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