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Jun 03, 2024

Risposta dinamica di una trave posteriore di impatto per uno scavo di roccia carbonifera per il supporto idraulico

Scientific Reports volume 12, Numero articolo: 11535 (2022) Cita questo articolo 540 Accessi 2 Citazioni Dettagli metriche Basato sulla tecnologia di accoppiamento bidirezionale del Metodo degli elementi discreti-Multi flessibile

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11535 (2022) Citare questo articolo

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Basato sulla tecnologia di accoppiamento bidirezionale del Metodo degli elementi discreti-Dinamica dei corpi flessibili multipli (EDM-FMBD), viene creato un muro di carbone da speleologia virtuale utilizzando il software degli elementi discreti EDEM. Il modello di accoppiamento rigido-flessibile della trave posteriore dei supporti da speleologia è stabilito utilizzando il software di dinamica multicorpo, RecurDyn. La rigidità del cilindro dell'olio viene calcolata utilizzando la teoria dell'accoppiamento a molla solido-liquido e viene sostituita da una molla. Simulando il processo di collasso della roccia carbonifera che colpisce la trave di coda, viene studiato il segnale dinamico dal collasso della roccia carbonifera che colpisce la trave di coda alla frantumazione nella fase di scavo del carbone del fronte di lavoro di scavo completo, e il test viene eseguito sottoterra. L'accelerazione angolare nel punto cardine della trave di coda è la più grande e mostra uno schema di variazione di "grande ad entrambe le estremità e piccolo al centro". Si propone la definizione di una "banda di bassa ampiezza" sulla superficie della trave di coda. Il segnale di forza nel punto di cerniera del collegamento anteriore è il più forte ed è il miglior punto di misurazione per il sensore di forza; il segnale di accelerazione angolare nel punto di cerniera della trave di coda è il più forte ed è il miglior punto di misurazione per il sensore di accelerazione angolare. I risultati hanno implicazioni pratiche per l’identificazione della ganga del carbone e il controllo adattivo del supporto per l’estrazione integrata del carbone.

L'estrazione mineraria intelligente è diventata la direzione dello sviluppo e la tendenza dell'estrazione del carbone sicura ed efficiente 1,2,3. Il processo di automazione dello scavo di carbone nell'estrazione mineraria a rilascio completo può non solo migliorare il tasso di estrazione del carbone superiore nella superficie di lavoro a rilascio completo e ridurre il tasso di ganga, ma può anche proteggere la sicurezza dei lavoratori degli speleologi4,5,6 e la risposta dinamica di roccia carbonifera crollata per il supporto idraulico è la chiave per l’identificazione accurata della roccia carbonifera da scavo completamente meccanizzata. Studiosi in patria e all’estero hanno condotto ricerche approfondite sulla tecnologia e sulle attrezzature del carbone completamente meccanizzate. Jonathan et al.7 hanno riassunto lo stato di sviluppo della tecnologia di automazione sotterranea e hanno proposto che il posizionamento accurato delle attrezzature minerarie e il rilevamento delle strutture geologiche dei giacimenti di carbone siano le chiavi per l'estrazione automatica sotterranea. Pytlik et al.8 La risposta dinamica della colonna di supporto idraulico e i risultati dei test possono essere utilizzati per determinare il limite di snervamento della colonna e il design ottimale della valvola di sicurezza. Hargrave et al.9 hanno studiato il sistema di posizionamento di una macchina per l'estrazione del carbone e l'hanno testato sottoterra. Xu Yajun et al.10 hanno definito e diviso la zona di equilibrio meccanico e la capacità portante del supporto in base alle diverse situazioni di supporto del tetto e hanno studiato i fattori che influenzano la capacità portante del supporto. Zhao Feng et al.11 hanno proposto un modello di effetto leva per il cedimento della trave dello scudo basato sulla condizione di lavoro del supporto idraulico con telaio alto e basso utilizzo, hanno simulato e analizzato il modello e hanno concluso che la trave dello scudo è estremamente vulnerabile a fallimento nel modello dell’effetto leva. Wan Lirong et al.12 hanno utilizzato l'impulso diretto della roccia di carbone per caricare la trave di coda per studiare la risposta dinamica della trave di coda dopo aver sopportato il carico d'impatto, che ha fornito una quantità di riferimento per il controllo dinamico del meccanismo di speleologia. Li Qiang et al.13 hanno simulato e analizzato le caratteristiche del sistema idraulico della colonna del supporto idraulico durante il processo di sollevamento della colonna, il processo di abbassamento della colonna e il carico d'impatto. Hanno inoltre ottenuto le curve di risposta dinamica della pressione di ciascun cilindro della colonna, della pressione e del flusso della valvola di sicurezza durante il processo di sollevamento della colonna, il processo di abbassamento della colonna e il carico d'urto. Zeng Qingliang et al.14 hanno studiato la risposta all'impatto della cerniera del supporto quando le particelle di ganga di carbone hanno colpito il supporto idraulico nel processo di estrazione in caverna di carbone basato su ABAQUS e hanno esplorato la differenza di stress sulla cerniera del supporto. Xie Yunyue et al.15 hanno studiato la legge di distribuzione della pressione specifica della piastra inferiore di un supporto idraulico sotto un carico di impatto in un pozzo profondo. Hu Xiangxun et al.16 hanno utilizzato calcoli numerici per analizzare i fattori che influenzano la stabilità statica e la stabilità dinamica del supporto e hanno fornito uno schema per aumentare la stabilità del supporto. Liu Wei et al.17 hanno proposto un metodo per rilevare l'interfaccia della ganga di carbone utilizzando le caratteristiche di vibrazione della piastra d'acciaio da impatto in caduta della ganga di carbone. Zhang Ningbo et al.18 hanno proposto il metodo per misurare e identificare la ganga mista all'apertura dello scavo del carbone nel processo di scavo superiore del carbone utilizzando il raggio naturale della ganga del carbone. Jiang Lei et al.19 hanno proposto un metodo di riconoscimento della ganga di carbone utilizzando il segnale di vibrazione della trave di coda e le prestazioni di riconoscimento sono state migliori di quelle del modello di rete convenzionale. Shan Pengfei et al.20 il metodo di riconoscimento delle immagini basato sull'algoritmo migliorato Faster R-CNN è stato utilizzato per discriminare lo stato di rilascio della ganga di carbone, che ha fornito supporto teorico per il riconoscimento accurato delle cave di carbone.