含夹矸厚煤层综放开采顶煤运移规律数值模拟

根据鹤岗富力矿含中位厚夹矸煤层地质条件及煤的赋存状况,应用RFPA2D数值模拟软件分别对-450南18-2工作面含0.5、1.0、1.5 m厚夹矸开采煤体的运移情况进行数值模拟。结果表明,采动过程中,上部顶煤垂直方向的位移量均大于下部,而下部顶煤始动点距工作面的距离均大于上部。夹矸层强度与煤层强度既定情况下,工作面顶煤的运移规律及破碎程度均与含夹矸层的厚度相关。含1.0 m厚夹矸顶煤总位移量大于含0.5、1.5 m厚夹矸顶煤总位移量;含1.0 m厚夹矸顶煤比含0.5、1.5 m厚夹矸顶煤破碎充分。该研究为含夹矸条件下厚煤层综放开采冒放工艺的确定提供了依据。     

顶煤损伤统计力学模型

假设煤岩微元强度服从 Weibull分布 ,分析了支承压力、煤层倾角、煤体力学性质对急斜放顶煤开采水平分段高度的影响 ,结果表明 ,损伤分析对确定水平分段这一关键技术参数有重要作用。     

长青煤矿6#煤层顶煤冒放性数值模拟

为研究煤矿顶煤冒放性,基于长青煤矿6#煤层煤岩物理力学参数,利用通用离散元程序（UDEC）建立工作面走向数值计算模型,分析工作面推进距离对顶煤冒放高度的影响。结果表明：随着工作面的推进,顶煤屈服破碎高度增加,破碎、垮落范围增大。当工作面推进20 m时顶煤破坏范围和破坏形状趋于稳定,屈服破坏高度达到峰值9 m。由此,煤层冒放性较好,可以采用一次采全高综采放顶煤开采方法。该研究为长青煤矿6#煤层放顶煤开采生产提供了理论依据。     

选煤厂毛煤仓仓项粉尘析出机理与控制技术

为了对毛煤仓仓顶粉尘污染提出有效治理措施，需要掌握毛煤仓仓顶落煤过程粉尘析出机理、逸散规律。以准能公司选煤厂毛煤仓仓顶为例，对准能公司选煤厂仓顶的生产工艺系统和尘源进行了分析。采用大型流体计算软件FLUENT和自编程序相结合的方式，通过数值分析的方法，论证了选煤厂毛煤仓仓顶粉尘发生机理、逸散规律。研究发现，毛煤仓仓顶粉尘污染主要是由皮带牵引风流、落料诱导风流和空气冲击波风流造成的。基于该研究结论，提出了选煤厂毛煤仓仓顶粉尘控制和治理措施，为选煤厂的粉尘治理提供了理论和实践指导依据。     

选煤厂毛煤仓仓顶粉尘析出机理与控制技术

为了对毛煤仓仓顶粉尘污染提出有效治理措施,需要掌握毛煤仓仓顶落煤过程粉尘析出机理、逸散规律。以准能公司选煤厂毛煤仓仓顶为例,对准能公司选煤厂仓顶的生产工艺系统和尘源进行了分析。采用大型流体计算软件FLUENT和自编程序相结合的方式,通过数值分析的方法,论证了选煤厂毛煤仓仓顶粉尘发生机理、逸散规律。研究发现,毛煤仓仓顶粉尘污染主要是由皮带牵引风流、落料诱导风流和空气冲击波风流造成的。基于该研究结论,提出了选煤厂毛煤仓仓顶粉尘控制和治理措施,为选煤厂的粉尘治理提供了理论和实践指导依据。     

综放开采顶煤与覆岩力链结构及演化光弹试验研究

综放开采过程中顶煤和覆岩由连续向非连续和散体介质状态转变,描述矿压在断裂覆岩和碎裂顶煤中的形成、传递方式和作用机理是综放开采矿压理论研究的难点.基于光弹试验原理,借助散体介质双轴加载双向流动光弹试验装置,对综放开采过程中散体顶煤与非连续覆岩关键层中力链网络结构及演化特征进行研究.研究发现:地层载荷在煤岩体中构成了错综复杂的弱-强力链网络.综放开采打破了初始力链网络结构的平衡,顶煤与覆岩中形成梁-拱复合力链拱结构,覆岩荷载以强力链形式传递到工作面前方煤体.随着工作面推进和顶煤放出,覆岩梁-拱力链网络不断扩展和演化,形成更大规模的力链拱结构.关键层弯曲、断裂和失稳运动,使工作面前方的强力链拱脚出现回缩现象,力链分布密度和强度增加,导致工作面来压现象.地层内水平力作用使顶煤与覆岩内的梁-拱力链结构效应较更加明显,整体拱结构形态愈加完整,强力链网络结构更加紧致,关键层断裂失稳时力链拱对工作面煤层的作用力更加显著.     

顶煤弱化爆破参数的数值分析

为提高坚硬厚煤层放顶煤开采回采率,本研究借助FLAC3D数值分析手段,对采用爆破技术弱化顶煤的参数进行数值模拟,最终获得装药量与煤岩体破坏程度、对钻孔周围介质的扰动频率、在钻孔周围介质中引起的剪应力大小三方面规律,为煤矿现场顶煤弱化爆破参数选择提供依据。     

急斜煤层预爆破顶煤裂隙特征钻孔光学测定

煤岩裂隙钻孔光学窥视测定是基于数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)光学测量手段,基于室内光学测试技术,改进煤岩损伤与裂隙现场声光电综合测试装置,以碱沟煤矿+564 m水平B3+16急倾斜煤层工作面为例,经过对超前预爆破顶煤裂隙特征测定,定量分析了顶煤裂隙的数量、大小和倾角,确定裂隙方位,为安全开采提供保障.     

急倾斜煤层顶煤超前预爆破工艺分析

急倾斜煤层综放面顶煤弱化是实现安全高效开采关键技术之一。水平分段放顶煤开采已成为乌鲁木齐矿区目前采用的主要开采方式。以乌鲁木齐矿区急斜特厚煤层高阶段综放开采问题为研究背景,通过对碱沟煤矿东三+564 mB3+6综放工作面煤层赋存与开采条件调查,辨识了影响安全开采的灾变源,实施了顶煤超前预爆破弱化工艺,并采用多种监测手段,保障了安全开采。     

大倾角综采放顶煤开采裂隙非稳态演化规律

大倾角综采放顶煤岩层控制技术是煤炭开采与岩层控制的重点研究内容之一。利用非平衡断裂统计方法 ,以某矿综采放顶煤工作面开采的围岩破断规律为研究对象 ,结合相似材料模拟实验与现场应用情况 ,对在非对称载荷作用下的围岩裂隙非稳态运动及演化规律进行了分析 ,为工作面顶部围岩非稳态演化趋势、采空区控制的关键层位与范围的选择、围岩失稳的时空演化规律、支架稳定性的有效控制提供正确理论和科学依据。     

高韧性顶煤难冒性机理研究

为了解决高韧性项煤的冒放性较差的问题,对其难冒性机理进行研究是非常重要的．通过理论分析,获得了高韧性煤层煤体在破坏前的挠度与弹性模量成反比,与抗拉强度成正比的关系,并得出挠度较大的顶板不能很好把支承压力传递给顶煤的结论。同时通过数值模拟计算,表明了顶煤的弹性模量对其悬项距离和应力有很大影响,高韧性项煤悬项距离小,应力大,不利于顶煤体的破坏。     

急斜煤层放顶煤开采中基本顶的溃屈破断分析

针对急斜煤层水平分段放顶煤开采过程中基本顶破坏活动对工作面的影响,应用板裂介质力学计算模型,进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径;应用后屈曲能量准则建立平衡稳定模态幅值方程和溃屈极限长度方程。研究表明:分叉点附近的邻域与煤层赋存条件、岩体材料及结构几何特征有关;基本顶从初始屈曲到后屈曲的变形过程中,只有当正则因子改变正负号时,系统才会从一个状态跳到另一个状态,基本顶岩体结构的后屈曲是一个由分叉点后屈曲性态到极值点后屈曲性态的耦合过程;而由倾角确定的剖分因子始终控制着系统状态变量与载荷的对应关系,影响基本顶的稳定性。     

急倾斜水平分段放顶煤开采岩移规律

采用相似材料模拟实验研究方法,对急斜特厚煤层水平分段放顶煤开采上位顶煤与采场上覆岩层运动与破坏规律以及地表变形进行了系统的研究,阐明了上位顶煤与采场上覆岩层存在不稳定拱和地表向顶板方向偏移的非对称性下沉.     

宝日希勒露天矿端帮高位煤层靠帮回采技术研究

现阶段近水平复合煤层露天矿端帮靠帮回采建设过程中,仍然存在局限,只是研究了下部煤层的回采,对于高位煤层的回采难度较大,研究较少,因此,为了能在近水平复合煤层中进行高位煤层的回采,通过分析宝日希勒露天矿边坡工程地质情况和地层赋存特点,利用FLAC^3D构建端帮三维数值模拟模型,计算了借助内排土场平盘靠帮回采高位煤层1-2煤时换填步距与边坡稳定性的关系,设计确定了靠帮回采高位煤层1-2煤边坡稳定性控制技术及相应的靠帮回采方案。研究结果表明：端帮1-2煤高位煤层靠帮回采换填步距不超过80 m,端帮1-2高位煤层靠帮回采时,借助于发展到1-2煤台阶底板上的内排土场平盘布置设备进行靠帮回采,回采方式为分层捣运、内排追踪回填。全区靠帮回采可多回收1-2煤2.260×10⁷ t,取得49.72亿元的经济效益。     

急倾斜特厚煤层综放开采工作面水患防治

急倾斜煤层开采形成的采空区水患问题是主要灾害之一。地下水系统中的渗流具有非线性特征。随采深增加,渗水半径与渗流量加大,给安全生产带来威胁。以铁厂沟煤矿+645水平45#煤层掘进工作面探放水为例,通过现场开采情况调查,采用矿用坑道钻机进行探查预计,确保矿井安全掘进及生产,为开采扰动范围灾变预报和控制提供了借鉴。     

急倾斜综放破碎顶煤流动规律数值模拟

急倾斜特厚煤层综放工作面长度较短,提高水平分段高度可增产增效,但存在顶煤放出率低的问题。有必要采取措施弱化高阶段顶煤,研究弱化后煤体流动规律。苇湖梁煤矿急倾斜煤层高阶段顶煤超前注水-预裂爆破致裂弱化后,破碎顶煤具有散体介质特征。基于现场地质环境与开采条件分析,将弱化后顶煤视为非连续介质,应用颗粒流计算程序PFC(Particle Flow Code),对比分析了急斜煤层高阶段顶煤弱化前后随时间演化规律,为安全开采提供了理论依据。     

喷煤系统仓顶除尘器内部自燃的预防与控制

喷煤系统仓顶除尘器内部煤粉自燃是影响喷煤系统正常安全生产运行的重大安全隐患,通过缩小仓项除尘器内外温差,减少内部煤粉板结,减少与叶轮给料机的摩擦,可以有效控制仓顶除尘器内部自燃。     

“两硬”煤层综放开采顶煤弱化机理及技术研究

对于"两硬"条件下的放顶煤开采,可以采用顶煤注水、爆破联合弱化措施,加强对顶煤和顶板的弱化,充分发挥矿山压力的破煤作用,使顶煤强度降至良好放煤效果要求的程度,提高顶煤放出率。本文以陕北矿区某矿为背景,从多个角度分析了顶煤注水、爆破弱化的机理,制定了顶煤注水、顶煤爆破、顶板预裂爆破等各项技术措施的具体参数,形成一套对提高两硬厚煤层综放工作面放煤效果行之有效的顶煤弱化技术。     

综放面采空区遗煤自然发火特性研究

综放面采空区的自然发火规律有其自身的特殊性.针对山东东山矿业集团古城煤矿850米采深的综放面采空区,利用光纤光栅温度传感器连续对采空区温度变化进行了92天,走向195 m长的跟踪测试.同时在温度传感器埋设处,又敷设了四路气体抽样束管,连续对采空区的气样成分进行了不间断的分析化验.获得了整个采空区氧气和温度变化变异区和不稳定区,并且分析了高温和低氧区的一些变化规律,对预防煤炭自然发火和促进安全生产有一定指导意义.