综合机械化固体充填采煤顶板提前下沉量监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种综合机械化固体充填采煤顶板提前下沉量监测方法，尤其适用于 井工矿综合机械化固体充填采煤中顶板下沉量的监测。
【背景技术】
[0002] 综合机械化充填采煤技术中顶板的动态变化是必须掌握的基础数据。固体物料充 入采空区后，随着工作面的推进，及时掌握顶板动态情况，既有利于分析掌握固体充填采煤 的矿压显现规律，又有利于检测充填工艺的执行情况及反应充填效果，以保证充填体对顶 板的良好管理。因此，研究出一种准确实用的顶板提前下沉量监测方法对于保证固体充填 采煤技术在煤矿工程现场的充填效果具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 技术问题:本发明的目的是提供一种综合机械化固体充填采煤技术条件下的顶板 提前下沉量的监测方法。
[0004] 技术方案:本发明的综合机械化固体充填采煤顶板提前下沉量监测方法；
[0005] (1)根据充填采煤液压支架三维实体模型以及模型各个部位结构的尺寸参数，利 用Pro/Engineer软件建立实体仿真模型，得到充填采煤液压支架后立柱倾角-支撑高度曲 线；
[0006] (2)在常规充填采煤循环作业中，进行充填采煤工作面割煤、推移刮板输送机、推 移充填采煤液压支架、充填固体物料作业，完成一个循环作业，当充填固体物料作业结束 后，测出此刻充填采煤液压支架后立柱倾角W;
[0007] (3)开始第二个循环作业，当第二个循环作业进行到推移充填采煤液压支架作业 结束后，充填固体物料作业开始前，再次测出此刻充填采煤液压支架后立柱倾角α2;
[0008] (4)在两次监测出的充填采煤液压支架后立柱倾角的基础上，根据Pro/Engineer 软件建立的实体仿真模型得出充填采煤液压支架后立柱倾角-支撑高度曲线，得到两次监 测充填采煤液压支架后立柱倾角时的支撑高度差A 1;
[0009] (5)将充填采煤液压支架简化成几何图形，并把两个位置的充填采煤液压支架重 叠起来，并且理想化地将两个时期的充填采煤液压支架的后顶梁以及顶板提前下沉段连接 I A/ 而成的三角形作为相似三角形进行处理，即g '从而得到充填采煤液压支架后顶梁 的断点处的顶板提前下沉量，BP
[0010]有益效果：由于采用了上述方案，本发明的固体充填采煤顶板提前下沉量监测方 法，在实际运用时只需要测量出每次充填采煤作业循环中推移液充填采煤液压支架后的充 填采煤液压支架后立柱的倾角，便可以根据实体仿真模型以及充填采煤液压支架各个结构 尺寸参数和结构之间的几何关系得到固体充填采煤顶板提前下沉量。此顶板提前下沉量监 测方法简单易行，成本低，具有广泛的现场实用性。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明【具体实施方式】中四柱式充填采煤液压支架三维实体模型图；
[0012] 图2为本发明【具体实施方式】中四柱式充填采煤液压支架二维骨架模型图；
[0013] 图3为本发明【具体实施方式】中四柱式充填采煤液压支架后立柱倾角-支撑高度曲 线图；
[0014] 图4为本发明开始监测时第一个循环作业中充填固体物料作业后工作面状态侧视 图；
[0015] 图5为本发明开始监测时第二个循环作业中充填固体物料作业前工作面状态侧视 图；
[0016] 图6为本发明监测时两个循环作业中充填采煤液压支架重叠状态简化图。
[0017] 图中：1-充填采煤液压支架前顶梁，2-充填采煤液压支架后顶梁，3-充填采煤液压 支架后立柱，4-多孔底卸式输送机，5-充填采煤液压支架后顶梁端点处顶板，6-刮板输送 机，7-充填采煤液压支架，8-充填采煤液压支架底座，9-固体充填物料，10-实体煤壁。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
[0019] 以ZC5200/20/38型四柱式充填采煤液压支架为例，对本发明的固体充填采煤顶板 提前下沉量监测方法进行详细描述：
[0020] (1)首先按已有技术在采煤工作面实体煤壁布置综合设备，根据充填采煤液压支 架三维实体模型，如图1所示，以及各个结构的尺寸参数，利用Pro/Engineer软件建立如图2 所示的二维骨架模型，最后得到如图3所示的充填采煤液压支架后立柱3倾角-支撑高度曲 线；
[0021] (2)在已有技术的常规充填采煤循环作业中，采用推移刮板输送机6、推移充填采 煤液压支架7进行充填采煤工作面割煤，充填固体物料9进行充填，完成一个循环作业，如图 4所示，当充填固体物料9充填作业结束后，测出此刻充填采煤液压支架后立柱3的倾角 〇1为 80.52°，根据w的值，由图3所示的曲线可得，此刻的支撑高度为3200mm。
[0022] (3)完成一个充填采煤循环作业后，开始第二个充填采煤循环作业，当在第二个循 环作业中，充填采煤液压支架7向前推移一个步距600_之后，充填固体物料9充填作业开始 前，如图5所示的位置，再次测出此刻充填采煤液压支架后立柱3的倾角 〇2为79.59°，根据α2 的值，由图3所示的曲线可得，此时支撑高度为3000mm;
[0023 ] (4)在两次测出充填采煤液压支架后立柱3倾角的基础上，根据Pro/Engineer软件 建立的实体仿真模型得出的充填采煤液压支架后立柱3倾角-支撑高度曲线，得到两次监测 充填采煤液压支架后立柱倾角时的支撑高度差A 1;
[0024] (5)将两个位置的充填采煤液压支架7重叠起来，其中12段为充填采煤液压支架7 推移一个步距的距离600mm，如图6所示，可以理想化地将两个重叠起来的充填采煤液压支 架7所构成的三角形作为相似三角形进行处理，即
；因此，充填采煤液压支架后 顶梁2的端点处的顶板提前下沉量Sd可按下式计算得出：
[0025]
[0026] 式中：
[0027] Sd-充填采煤液压支架后顶梁的端点处的顶板提前下沉量，mm;
[0028] Δ 1-两次监测充填采煤液压支架后立柱的倾角时的支撑高度差，200mm;
[0029] 1!一充填采煤液压支架后顶梁的长度，4462mm;
[0030] h-推移一个充填采煤液压支架的步距距离，600mm;
[0031] 13 -后顶梁与四连杆机构的铰接点到后顶梁与后立柱铰接点的水平距离， 1550mm〇
【主权项】
1. 一种综合机械化固体充填采煤顶板提前下沉量监测方法，其特征在于包括如下步 骤： (1) 根据充填采煤液压支架三维实体模型以及模型各个部位结构的尺寸参数，利用 Pro/Engineer软件建立实体仿真模型，得到充填采煤液压支架后立柱(3)倾角-支撑高度曲 线； (2) 在常规的充填采煤循环作业中，进行充填采煤工作面割煤、推移刮板输送机(6)、推 移充填采煤液压支架(7)、充填固体物料(9)作业，完成一个循环作业，当充填固体物料(9) 作业结束后，测出此刻充填采煤液压支架后立柱(3)倾角α 1; (3) 开始第二个循环作业，当第二个循环作业进行到推移充填采煤液压支架(7)作业结 束后，充填固体物料(9)作业开始前，再次测出此刻充填采煤液压支架后立柱(3)倾角α 2; (4) 在两次循环作业监测出的充填采煤液压支架后立柱（3)倾角的基础上，根据Pro/ Engineer软件建立的实体仿真模型得出充填采煤液压支架后立柱(3)倾角-支撑高度曲线， 得到两次监测充填采煤液压支架后立柱倾角时的支撑高度差A 1; (5) 将充填采煤液压支架简化成几何图形，并把两个位置的充填采煤液压支架(7)重叠 起来，并且理想化地将两个时期的充填采煤液压支架的后顶梁以及顶板提前下沉段连接而 成的三角形作为相似三角形进行处理，即'从而得到充填采煤液压支架后顶梁的 断点处的顶板提前下沉量，即。
【专利摘要】本发明公开了一种固体充填采煤顶板提前下沉量监测方法，适用于井工矿综合机械化固体充填采煤技术中工作面顶板提前下沉量的监测。本方法包括在充填采煤液压支架各个结构间的尺寸参数以及几何关系的基础上，利用Pro/Engineer软件建立实体仿真模型，然后根据在充填采煤循环作业中测得的充填采煤液压支架后立柱的倾角的变化，最后得到综合机械化固体充填采煤工作面顶板的提前下沉量。本发明方法设计合理，针对性强，成本低，简单易行，具有广泛的实用性。
【IPC分类】G01C9/00, G01C5/00
【公开号】CN105466390
【申请号】CN201510864579
【发明人】张强, 张吉雄, 梅贤丞, 孙强
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月1日