煤炭科学技术

作者：李明忠, 邢有望, 张金虎, 杨征, 乔永力, 闫汝瑜, 米牧石,

关键词：超长工作面, 顶板挠度, 液压支架, 矩阵位移法, 不均衡载荷,

工作面长度的增加会使采场出现异于普通工作面的新矿压特征，如随着工作面长度的增加，液压支架支护阻力呈现出单峰值向多峰值转变，更多的支架处于高应力区，降低了液压支架在超长工作面的稳定性与适应性，不利于矿井高产高效建设。针对超长工作面液压支架顶梁载荷不明晰、受载后的力学特性不明确等问题，以小保当2号井132202超长工作面为背景，根据支架与围岩关系，建立支持在弹性支座上的二维连续梁模型，利用矩阵位移法计算顶板全长挠度分布。利用单跨梁的微分方程求解了液压支架顶梁的挠度分布及其上沿宽度方向的载荷分布函数，通过与沿梁长方向的载荷函数耦合，得到顶梁上方不均衡载荷分布函数。分析了顶梁上方不均衡载荷等效为集中力后在大小、作用位置等方面的分布特征。利用插入桩结构单元充当支护的3DEC数值模拟结果及现场液压支架压力数据为理论提供支撑，分析结果做到了理论计算、数值模拟及现场数据三者的统一。将不均衡载荷导入ANSYS中进行液压支架受不均衡载荷影响的力学响应分析，并与等效载荷水平下的顶梁偏载、顶梁扭转工况相比较，与工作面其他位置不同不均衡载荷情况下支架工况相比较。结果表明：二维连续梁模型能够在一定程度上解释超长工作面三峰值来压特征，超长工作面不均衡载荷表现出在两端的载荷不均匀但载荷强度小、峰值处的载荷均匀但载荷强度大的分布特点。同时，有限元分析结果证明：位于超长工作面两端的不均衡载荷对液压支架的影响更偏向于顶梁扭转加载工况，支架横向倾覆风险与载荷不均衡程度呈负相关。研究深化了梁模型在采场方面的应用，结果有助于为超长工作面液压支架设计提供理论指导。

来源：2026年第3期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2026年第3期