基于拉格朗日算法的综放采场矿压显现规律研究

着重分析了时间、工作面推进距离及上覆岩层压力对采空区冒落矸石物理力学特性的影响,运用数值模拟方法,系统研究了工作面长度对综放采场矿压显现和顶煤破碎的影响规律,为综放开采技术方案的确定提供了理论依据。     

大采高综放采放比的初探

针对综放开采采放比对工作面采出率及煤质的重要性,通过实验室相似材料模拟实验,以内蒙古某矿条件为研究对象,对不同采放比进行效果分析,得出1.15±0.25为最适,为类似厚煤层大采高综放开采合理采放比的确定提供参考数据。     

基于尖点突变理论的大采高综放煤壁片帮机理研究

基于大采高综放工作面煤壁上方顶煤破坏特征和运移趋势,将煤壁简化为下部刚性固支、上端自由受压的等直细长压杆,通过压杆模型尖点突变标准势能函数的理论推演,得出大采高综放工作面煤壁片帮力学条件判据,明晰煤壁片帮控制关键技术措施。     

综放工作面端面冒顶机理及控制

通过对综放工作面顶煤破碎特点和过程的分析,初步揭示了综放工作面端面冒顶机理,指出顶煤破碎区提前至煤壁前方和某些诱发因素的影响是导致端面冒顶的主要原因.由此提出了控制端面冒顶的主要技术途径和措施,在现场应用后取得了满意的效果,有效地控制了综放工作面的端面冒顶,实现了稳产高产,从而形成了综放工作面端面冒顶治理的系统关键技术.图6,参10.     

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。     

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。     

煤峪口矿开采厚煤层提高顶煤回采率的措施及做法

本文结合11—12#410盘区81004工作面、81006工作面的顶煤回收率以及综放顶煤现行的工作办法、技术手段情况，由此引入对综放顶煤回采率及综放顶煤管理方法、技术等方面分析，从而提出提高顶煤回收率的措施及做法。     

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。     

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.     

对成庄矿提高综放工作面回采率的研究

分析了综放开采顶煤损失的构成及顶煤损失机理，论述了晋煤集团成庄矿在采区布置、设备选型、综放工艺等方面提高综放工作面回采率的途径。     

大倾角厚煤层综放开采颗粒元分析

应用PFC2D计算程序,对某矿水平与倾斜联合布置的折线型综采面,分析了散体顶煤和破碎直接顶的落放过程及落放形态,揭示了不同放煤步距连续推进模式下的煤损动态特征,并对不同放煤顺序的顶煤回收率及支架受力工况进行了优化分析. 研究表明:折线型综采面采用自上而下的回采顺序,顶煤回收率高,支架受力均匀;低位单口放煤时,放出体形态向采空区侧偏转;在支架连续推进过程中,煤损形态节律性变化;大倾角厚煤层综放开采,采用中档放煤步距的经济技术效果较好.     

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。     

放顶煤开采顶煤变形的膨（碎）胀率分区

针对目前顶煤变形分区的研究现状，提出了膨（碎）胀率分区的概念和相应的计算方法，以现场实测资料为依据对顶煤的变形演化过程进行了量化分区，从理论上验证了不同厚度、硬度煤层放顶煤工作面顶煤的变形特点，为进一步量化煤体可放程度提供了一种新方法。     

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.     

放顶煤开采覆岩破坏高度的统计分析

由于采场覆岩破坏高度及破坏程度是上行开采研究的最重要内容,因此,在对我国放顶煤开采典型覆岩工程地质条件分析的基础上,本文对放顶煤开采覆岩破坏高度进行现场实测统计分析,找出放顶煤开采覆岩破坏高度受地质因素的影响规律,从而为放顶煤条件下上行开采研究提供科学依据.     

深井伪俯斜综放采空区漏风规律数值模拟

随着矿井开采深度增加,开采强度越来越大,地温的升高,带来了系列的灾害现象.本文分析了深井伪俯斜综放采空区自燃防治的难点,研究厚煤层伪俯斜综放采空区的漏风特征,对山东星村煤矿103综放面采空区进行现场观测,建立了采空区漏风数学模型和自然发火预测模型,对其漏风规律进行数值模拟,确定了103工作面的合理供风量,使得工作面和进风端头的压力和采空区高差产生的自然压力大致均衡,有效减少和控制向采空区的漏风,防止了采空区浮煤自燃.     

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.     

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。     

高瓦斯厚煤层综放工作面合理长度的确定

为了解决高瓦斯厚煤层综放开采合理工作面长度的确定问题,采用理论分析和现场实验的方法,在对高瓦斯厚煤层综放工作面长度的多种因素分析的基础上,对以工作面通风能力校核工作面长度的经验公式进行了比较分析,提出了适合综放开采的以工作面通风能力确定工作面长度的校核公式。并结合鹤壁四矿瓦斯赋存及涌出特点,计算得出了适合鹤壁四矿满足通风能力要求的合理工作面长度。该成果对高瓦斯厚煤层安全高效开采具有一定的参考价值和指导意义。