充填开采是提高煤炭资源采出率、改善矿区环境、实现煤炭产业高效绿色开采的重要途径。充填液压支架是充填开采的支护设备,它的稳定性直接影响着充填效率、充实强度、以及充填后岩层扰动。充填液压支架相对于传统液压支架,其支架后加设了后顶梁及支撑立柱结构,由于这样特殊的结构,致使其工作状态和与上部岩层的作用关系也发生了巨大变化;并且,充填液压支架现有的设计方法是单纯的依照一般液压支架而设计,缺乏对充填液压支架力学模型进行系统性地研究,所进行的强度试验也是沿用了《液压支架通用技术条件》(MT312-2000)中对一般液压支架进行的试验方法而进行的,并未考虑后顶梁、支撑立柱的受载状况。因此,这些年来,充填液压支架技术标准也就一直没有建立起来,设计和出厂验收时仍然沿用一般液压支架的强度试验标准,技术评价不合理、不确切。本课题研究的目的就是为了揭示充填液压支架承载规律,为进一步确定其强度试验方法和技术标准提供理论依据,主要工作如下:(1)通过了解近代充填液压支架发展状况,分析三种充填液压支架分类及其在实际使用中的优缺点,提出针对充填液压支架强度试验标准的研究目标。(2)依照岩层移动的两种基本理论,对传统采煤与充填采煤的上覆岩层变形规律进行了分析,揭示了充填开采岩层的关键层不容易破断的规律;使用“关键层”理论,重新构建了关键层的力学模型,通过理论计算得出了围岩受力参数的计算公式,为确定充填液压支架支撑控顶区压力分布奠定了理论基础;根据某矿用充填液压支架支撑岩层参数,分析得到了顶梁上部的受力分布状态。(3)选用ZC6000/21/42型充填液压支架为研究对象,构建其力学模型,详细推导力学模型中外载荷的求解方程,对充填液压支架的主要零部件进行受力分析与计算,并得到相应的理论数据;根据充填液压支架的受载状态,提出几种针对充填液压支架强度试验的加载试验方案。(4)建立充填液压支架实体模型,并使用ANSYS软件对上述几种加载试验方案进行有限元分析,并得到试验应力与应变分布,以及相应的试验数据;将理论数据与试验数据相对比,从而验证充填液压支架力学模型的正确性。(5)针对充填液压支架在实际工作中会遇到复杂的顶板情况,提出两种极端载荷下的加载试验方案,并通过有限元分析方式,找到充填液压支架的受载薄弱点。(6)通过总结,提出了充填液压支架在进行强度试验时的指导性意见,并针对如何使用一般试验台来对充填液压支架进行强度试验,提出了具体的解决办法与替代方案。