综放开采松散顶煤落放规律的离散元模拟研究

运用离散单元法对综放开采单放煤口放煤和支架推进过程中顶煤放出的全过程进行了模拟。根据模拟结果,对放出体的形态,接触力,速度场,顶煤厚度,移架步距对纯煤回收率的影响等问题进行了分析,指出运用传统的放煤椭球体理论计算低放煤,顶煤厚度较薄的综放开采问题是有缺陷的,提出顶煤落放过程的概念。     

晋城矿区综采放顶煤工作面顶煤冒放性分析

根据晋城煤业集团综采放顶煤开采实际情况,从影响顶煤冒放性的煤体裂隙、开采工艺和支架与围岩关系3个方面进行分析,对综放工作面的布置、采放比、放煤步距、支架架型与工作阻力提出了建议.     

通过合理的放顶煤工艺参数提高顶煤采出率

针对红岭公司综采工作面煤炭回收问题,通过理论计算结合现场生产实际,在综采工作面的生产技术管理中,选择合理的顶煤支撑次数、放煤步距及、放煤口间距及放煤工艺,是煤炭回收的重点。工作面顶煤破碎不充分造成顶煤不易冒落,放煤步距、放煤口间距及放煤工艺选择不合理有造成采空区遗留煤增加。合理的放煤工艺参数是有效提高顶煤回出的有效手段。     

大倾角厚煤层综放开采顶煤移动规律与破坏机理的离散元分析

应用UDEC2D计算程序,对某煤矿大倾角厚煤层综采放顶煤的空间效应及其放煤机理进行了数值模拟,揭示了在综放开采过程中采场覆岩与项煤的移动规律及相应的应力场、破坏场的变化特征,并对控顶区顶煤的变形破坏特征及直接顶的离层跨落步距进行了分析.     

大同"两硬"条件综放开采合理支架架型的选择探讨

通过分析大同矿区“两硬”条件下（坚硬顶板、坚硬煤层）厚煤层综放开采时液压支架架型与顶煤回收率及顶板控制影响,提出在两硬条件原煤层放顶煤开采时,应考虑顶煤放煤参数和煤量的要求,在选择综放支架掩护梁角度时,要充分考虑放煤高度和支架顶梁长度、掩护梁长度、后部输送机宽度等,要考虑支架顶梁对顶梁的破坏作用和坚硬顶板的来压特点。对类似顶板条件下的综采开采有参考作用。     

基于PFC2D的综放开采顶煤冒放规律数值模拟

为了更加形象地研究顶煤冒放形态特征、宏观地把破碎的散体看作非理想状态下随机流动的松散介质.以某矿1302N大采高综放工作面为工程背景，利用离散元散体颗粒流软件PFC2D建立放顶煤二维横剖面模型，主要研究顶煤位移、煤矸动场变化、放出体衍化以及超前支承压力分布等现象.研究对比得出：顶煤流动规律方面，走向上放煤步距增大，顶煤的始动点边界线前移，顶煤运移范围增大；倾向上间隔放煤的煤损主要集中于同一轮放煤支架间的漏斗煤损.煤矸流场规律方面，采高增大煤矸分界线逐渐变陡；放煤步距增大，煤矸分界线始终保持双线形态前移.矿压显现规律方面，顶煤的硬度增大，顶煤分区中范围逐渐缩小，即超前支承压力峰值区向煤壁靠拢；采放比增大，超前支承压力峰值区远离煤壁，综放开采顶煤破碎后的流动特点和运移路径的数值模拟研究，有利于掌握散体顶煤的放出规律，据此对放煤工艺参数进行针对性的优化设计，对提高煤炭资源采出率具有重要意义.     

影响顶煤采出率关键因素的UDEC数值模拟研究

为了揭示影响综放工作面顶煤采出率关键因素的作用规律,文章应用显式差分程序UDEC从比较顶煤预先爆破弱化前后,不同的底煤开采高度、不同的放煤步距对顶煤破断和垮落特征的影响进行了分析,寻求出提高综放工作面顶煤采出率的具体措施。     

提高轻放工作面回收率的探讨与实践

为解决轻放工作面煤炭回收率低的问题,研制使用接煤器减少底板三角煤损;在工作面上下端头采用过渡支架或π型梁支护,合理顶煤;采用多轮顺序放顶煤工艺减少顶煤下落过程中的煤矸混合损失。     

塔山矿特厚煤层放顶煤开采顶煤运移规律及其开采工艺的研究

为在塔山矿石炭二叠纪3～5#层超厚煤层条件下的实施综放开采技术,对受火成岩穿插形成的"上软下硬"型超厚顶煤顶板的破断、运移规律进行了现场观测和分析研究。通过理论分析,建立了顶板断裂的力学模型。利用深基点观测方法,在塔山矿8104综放工作面设置矿压观测站,对工作面顶煤顶板的不同层位进行深基点观测,获得了顶煤顶板随工作面推进垮落和运移情况的数据,分析总结了该工作面顶煤顶板的活动运移规律。结果表明:塔山矿综采工作面采用"一刀一放"循环作业,两组顺序放煤的放顶煤工艺可以使工作面回收率达到85%左右,完全可以满足生产实践要求。     

西峪煤矿3518工作面顶煤运移规律研究

采用现场实测的方法,针对西峪煤矿的不同地理地质条件和不同的采动条件,研究了在放顶煤开采过程中的顶煤移动、断裂垮落规律;定量描述了顶煤断裂位置、垮落范围、垮落高度和垮落厚度;研究了顶煤垮落特性,确定了顶煤垮落位置和垮落块度对放煤量的影响。     

综放工作面顶煤承载能力和支架工作阻力的探讨

支架工作阻力计算是综放开采研究的主要问题之一.在对顶煤力学性质进行了实验室试验的基础上,总结出顶煤破坏时的强度满足主应力表示的莫尔-库仑强度准则.根据综放工作面顶煤体的受力特点,运用损伤力学应变等效原理,建立了综放工作面控顶距内顶煤体受力力学模型.从顶煤体承载能力的角度,研究综放面支架-顶煤体之间相互作用关系,推出了支架工作阻力的理论计算公式.该模型较好地解释了综放工作面支架工作阻力随顶煤强度的提高而增加的矿山压力显现.研究结论对综放面支架工作阻力计算具有一定的理论指导意义.     

大断面全煤巷高冒区自燃过程的三维数值模拟

通过对大断面全煤巷道高冒区特点和影响煤炭自燃因素的分析,根据多孔介质流体动力学、传热和传质理论,建立了高冒区松散煤体自然发火过程三维数学模型。以枣泉煤矿11201面巷道高冒区为例,利用Fluent软件进行了数值模拟,得到了遗煤不同时间各位置的温度场和氧浓度场分布,分析了高冒区自然发火的过程及高温区域的移动规律,明确了高冒区松散煤体的中下部区域为最易自然发火区,是现场防治高冒区自然发火的重点区域。现场实测数据验证了数值模拟结果的合理性。     

亭南煤矿101综放面瓦斯运移及顶煤活动特征

含瓦斯煤层开采使工作面煤壁前方煤体及顶煤乃至顶板的原生结构遭到破坏,顶煤从煤壁前方始动点开始运移至放煤口经历了复杂的过程,煤岩体中的孔隙率也随之发生变化,致使煤岩体中瓦斯的赋存状态和运移形态亦相应发生变化,分析其变形特征可更好的认识放煤规律及煤体瓦斯运移特性。本文根据亭南煤矿101综放面的矿压观测和瓦斯监测结果,得出了综放面围岩移动影响下的采场瓦斯涌出特征,为有效地指导含瓦斯特厚煤层的综放开采,防治瓦斯事故以及合理抽取利用瓦斯资源提供了理论依据和技术支持。     

综放工作面采支速度比的可靠性分析

从可靠性的角度,应用强度分布和应力分布的干涉理论,对综放工作面移架—割煤系统的可靠性进行了较为详细的分析,并建立了相应的联结方程,得到了采支速度比的计算公式.计算结果表明,采支速度比随系统可靠度的变化可分为3个明显不同的范围,不同类型的工作面应按照不同的可靠度要求选取相应的数值.对于高产高效综放面,采支速度比应在1.30～1.50范围内选取;对超长综放面,采支速度比应在1.50～1.80范围内选取.图2,表2,参6.     

综放全厚开采20 m特厚中硬煤层数值模拟研究

针对酸刺沟煤矿6-1号煤层的具体条件,基于矿山压力对顶煤的压裂作用,运用数值模拟方法系统研究了综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的合理工作面长度和工艺参数。主要结论有:工作面前支承压力峰值随工作面推进距离增大而变化;工作面前支承压力峰值随工作面长度的增加而增大;顶煤破坏系数随工作面推进距离和工作面长度的增加而变化。考虑矿山压力对顶煤的压裂作用,20m特厚中硬煤层综放工作面的长度应大于300 m;建议综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的底层工作面应采用4.5 m的大采高;支架合力作用点位置和支架阻力对顶煤压裂和支护系统的稳定性起着十分重要的作用;给出了合理的开采工艺参数及其匹配。     

综放采场围岩复合结构力学模型及其控制研究

根据综放采场顶煤冒放形式和顶板移动结构,提出5种煤岩复合结构,研究了其形成条件,并建立了相应的力学模型:拱—拱组合模型、拱—砌体梁组合模型、拱—传递岩梁组合模型、台阶悬臂—砌体梁组合力学模型、台阶悬臂—悬臂梁组合力学模型,并由此推导其控制方程,计算支架载荷;针对不同顶板、煤层条件,运用相应力学模型分析支架—围岩关系,计算综放工作面支架载荷,确定综放采场支架合理工作阻力,从而有效控制综放采场围岩;通过对10个不同条件综放工作面支架载荷的计算与实测比较,计算值的安全系数为1.06,表明根据综放采场围岩组合结构力学模型计算支架载荷比简化的岩重计算更为合理,从而为综放采场围岩控制提供了理论基础。通过一个工程实例详细阐述了根据综放采场煤岩结构为学模型计算支架载荷的方法。图5,表2,参10。     

支架架型对综放顶板稳定性的影响

采用理论分析、数值模拟等方法研究了在综放开采中不同顶煤条件下支架架型对端面顶板稳定性的影响。通过分析,为保证端面顶板稳定,支撑式液压支架仅适用于顶煤为硬煤的条件下,掩护式和支撑掩护式支架在三种顶煤条件下均可以适用。研究指出支架前柱初撑力、支架前柱到煤壁距离、掩护梁受载等参数对端面顶板稳定性有重要影响,结论在现场得到了验证。     

含气顶煤冒落影响因素主次性灰色关联研究

以巷道放项煤采煤法的特征及含气煤层层裂理论为基础提出了9个影响项煤冒落的因素;用工效表征顶煤冒落性,借助灰色理论中的关联分析方法,研究了各种因素对顶煤冒落性的影响程度;结论表明因素的重要程度依次为瓦斯含量、采深、煤层厚度、直接项、倾角、坚固性系数、老项、底板、夹矸系数;坚固性系数的影响受气体场作用而减小;这些结论为进一步研究巷道放顶煤采煤法顶煤冒落判据以及对策奠定了理论基础.表3,参9.