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Jun 03, 2024

Réponse dynamique d'une poutre arrière d'impact de spéléologie de roche de charbon pour support hydraulique

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 11535 (2022) Citer cet article 540 accès 2 citations Détails des métriques Basé sur la technologie de couplage bidirectionnel de la méthode des éléments discrets-Multi Flexible

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 11535 (2022) Citer cet article

540 accès

2 citations

Détails des métriques

Basé sur la technologie de couplage bidirectionnel de la méthode des éléments discrets-Dynamique des corps multi-flexibles (EDM-FMBD), un mur de charbon de spéléologie virtuel est établi à l'aide du logiciel d'éléments discrets EDEM. Le modèle de couplage flexible et rigide de la poutre arrière des supports de spéléologie est établi à l'aide du logiciel de dynamique multicorps RecurDyn. La rigidité du cylindre d'huile est calculée à l'aide de la théorie du couplage ressort solide-liquide et est remplacée par un ressort. En simulant le processus d'effondrement d'une roche de charbon impactant la poutre de queue, le signal dynamique de l'effondrement de roche de charbon impactant la poutre de queue jusqu'à l'écrasement au cours de l'étape de foudroyage du charbon du front de taille de spéléologie complet est étudié, et le test est effectué sous terre. L'accélération angulaire au point charnière de la poutre arrière est la plus grande et présente un modèle de variation « grande aux deux extrémités et petite au milieu ». La définition d'une « bande de faible amplitude » à la surface du faisceau arrière est proposée. Le signal de force au point d'articulation du maillon avant est le plus fort et constitue le meilleur point de mesure pour le capteur de force ; le signal d'accélération angulaire au point charnière de la poutre arrière est le plus fort et c'est le meilleur point de mesure pour le capteur d'accélération angulaire. Les résultats ont des implications pratiques pour l’identification de la gangue du charbon et le contrôle adaptatif du soutien à l’extraction intégrée du charbon.

L’exploitation minière intelligente est devenue la direction du développement et la tendance vers une extraction du charbon sûre et efficace 1,2,3. Le processus d'automatisation de la spéléologie du charbon dans l'exploitation minière à libération complète peut non seulement améliorer le taux d'extraction du charbon supérieur dans le front de taille à libération complète et réduire le taux de gangue, mais il peut également protéger la sécurité des travailleurs de la spéléologie du charbon4,5,6 et la réponse dynamique. L'utilisation de roches de charbon effondrées pour le support hydraulique est la clé de l'identification précise des roches de charbon foudroyées entièrement mécanisées. Des chercheurs nationaux et étrangers ont mené des recherches approfondies sur la technologie et les équipements entièrement mécanisés du charbon. Jonathan et al.7 ont résumé l'état de développement de la technologie d'automatisation souterraine et ont proposé que le positionnement précis des équipements miniers et la détection des structures géologiques des veines de charbon soient les clés de l'exploitation minière automatique souterraine. Pytlik et al.8 La réponse dynamique de la colonne de support hydraulique et les résultats des tests peuvent être utilisés pour déterminer la limite d'élasticité de la colonne et la conception optimale de la soupape de sécurité. Hargrave et al.9 ont étudié le système de positionnement d'une machine d'extraction de charbon et l'ont testé sous terre. Xu Yajun et al.10 ont défini et divisé la zone d'équilibre mécanique et la capacité portante du support en fonction des différentes situations de support du toit, et ont étudié les facteurs influençant la capacité portante du support. Zhao Feng et al.11 ont proposé un modèle à effet de levier pour la défaillance de la poutre de blindage basé sur les conditions de fonctionnement du support hydraulique avec un cadre élevé et une faible utilisation, ont simulé et analysé le modèle et ont conclu que la poutre de blindage est extrêmement vulnérable aux échec selon le modèle à effet de levier. Wan Lirong et al.12 ont utilisé une impulsion directe de roche de charbon pour charger la poutre de queue afin d'étudier la réponse dynamique de la poutre de queue après avoir supporté la charge d'impact, ce qui a fourni une quantité de référence pour le contrôle dynamique du mécanisme de spéléologie. Li Qiang et al.13 ont simulé et analysé les caractéristiques du système hydraulique de la colonne du support hydraulique pendant le processus de levage de la colonne, le processus d'abaissement de la colonne et la charge d'impact. Ils ont également obtenu les courbes de réponse dynamique de la pression de chaque cylindre de la colonne, de la pression et du débit de la soupape de sécurité lors du processus de montée de la colonne, du processus d'abaissement de la colonne et de la charge d'impact. Zeng Qingliang et al.14 ont étudié la réponse à l'impact de la charnière du support lorsque les particules de gangue de charbon ont impacté le support hydraulique lors du processus d'exploitation minière par foudroyage du charbon basé sur ABAQUS et ont exploré la différence de contrainte au niveau de la charnière du support. Xie Yunyue et al.15 ont étudié la loi de répartition de la pression spécifique de la plaque inférieure d'un support hydraulique sous une charge d'impact de puits profond. Hu Xiangxun et al.16 ont utilisé des calculs numériques pour analyser les facteurs d'influence de la stabilité statique et de la stabilité dynamique du support et ont proposé un schéma pour augmenter la stabilité du support. Liu Wei et al.17 ont proposé une méthode pour détecter l'interface de la gangue de charbon en utilisant les caractéristiques de vibration de la plaque d'acier à impact tombant de la gangue de charbon. Zhang Ningbo et al.18 ont proposé la méthode de mesure et d'identification de la gangue mixte à l'ouverture de la foudroyage du charbon lors du processus de foudroyage supérieur du charbon en utilisant le rayon naturel de la gangue du charbon. Jiang Lei et al.19 ont proposé une méthode de reconnaissance de la gangue de charbon en utilisant le signal de vibration de la poutre arrière, et les performances de reconnaissance étaient meilleures que celles du modèle de réseau conventionnel. Shan Pengfei et al.20, la méthode de reconnaissance d'image basée sur l'algorithme amélioré Faster R-CNN a été utilisée pour discriminer l'état de libération de la gangue de charbon, ce qui a fourni un support théorique pour la reconnaissance précise de l'éboulement du charbon.