综放煤矸低水平自然射线的涨落规律及测量识别分析

为研究综放开采煤矸的自动识别问题,提出了采用煤矸自然射线识别方法对放顶煤过程中放煤口的混矸进行测定识别,为此理论分析了矸石中低水平自然射线的涨落规律及测量时间对探测计数误差的影响,确定了放射性识别阈值及其精确判断阈值,通过实验的方法对矸石低水平自然射线的涨落规律及阈值进行了验证,确定了仪器的实时响应特性,研究结果为利用自然射线技术进行综放放煤口矸石出现的判断识别提供了依据,为综放工作面自动化放顶煤技术提供基础。     

特厚煤层分区切片式自动放顶煤工艺N+1模式

基于串草圪旦煤矿特厚煤层的地质赋存条件，为实现综放工作面高效率自动放煤，提出特厚煤层整体移架分区切片式自动放顶煤工艺N+1模式；采用数值模拟PFC2D软件分析了放煤顺序、放煤步距、放煤轮次对顶煤放出和混入矸石的影响，分析了液压支架系统对自动放煤的影响。研究结果表明：特厚煤层中上行顺序放煤量高于下行顺序放煤量；一刀一放回采率比两刀一放回采率高3.63%，多轮顺序放煤可比单轮顺序放煤提高回采率1.81%～3.92%；液压系统的滤芯堵塞是时序控制下自动放煤效果的限制性因素，采用人工干预和强约束控制可以实现时序控制的自动放顶煤技术。     

特厚煤层智能化综放开采理论与关键技术架构

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上覆岩层的相互作用,以掌握特厚顶煤冒放理论,实现综放工作面放煤智能化,降低含矸率、提高顶煤采出率为主导,提出要解决的关键科学问题和技术构想。针对综放开采存在的煤矸智能识别、智能放煤控制、“采-支-放-运”系统智能协调等主要难题,凝练出特厚煤层智能综放开采大尺度顶煤体破碎与冒放机理,特厚煤层智能化采放协调控制机理与方法,特厚煤层智能综放开采群组放煤过程控制原理三大科学问题。攻克特厚煤层群组协同智能放煤工艺决策技术,特厚煤层顶煤厚度与放煤量实时监测技术,冲击振动和高光谱融合的煤矸识别技术,多模式融合的智能化放煤装备及控制技术,综放工作面“采-支-放-运”系统智能协调控制技术五项关键技术。突破特厚煤层智能化综放开采技术与装备瓶颈,研发煤矸识别装置、开发智能放煤控制系统及软件,解决采放协调、煤矸识别、群组放煤等难题,创建年产1 500万t智能化综放开采示范工程。最终实现特厚煤层智能化综放开采,为我国特厚煤层的安全、高效开发提供可靠的技术支撑。     

东古城煤业综放开采提高顶煤回收率技术应用分析

在特厚煤层(14~20m)放顶煤开采中,对顶煤损失规律、煤矸放落流动中的成拱结构效应以及顶煤放落流动规律等因素进行研究分析,对提高放顶煤回收率具有现实价值。本文结合东古城煤业5号特厚煤层的综放开采进行实践分析,为确定合理放煤工艺参数、提高回收率提供依据。     

综采放顶煤开采过程煤矸识别研究

基于岩层与煤层中存在的自然γ射线具有显著差异的特性 ,提出了用自然γ射线方法解决综采放顶煤开采放煤过程煤矸识别问题 ;分析了煤矿煤岩中自然γ射线分布特征及该方法的适用性 ;探讨了动态煤矸分界监测可行性和顶煤落放规律对煤矸识别的影响     

综放面回收率的机理研究

本文通过理论分析和现场测试研究得出了７１０１综放面回收率低、含矸率高是由于顶煤冒放性差，在支架后方顶煤体有滞后垮落现象，形成了部分顶煤的丢失；放煤步距的不合理造成采空区矸石混入垮落的顶煤体中。     

低位综放开采顶煤放出率与含矸率的关系

进行了考虑煤矸破碎块度沿厚度方向变化的散体模型放煤工艺试验研究,分析了低位综放开采的煤矸流动形态特征及过量放煤对煤矸分界线形态的影响,研究了混矸程度与顶煤放出率的关系，提出了顶煤拐点放出率的概念；研究了放煤过程中煤矸流中矸石比例的变化规律，分析了过量放煤对后续放煤的影响.在放煤过程中可以将放煤口煤矸流中矸石的比例为1/3作为终止放煤的依据，对应的顶煤放出率可达94％，含矸率为10％左右，增加一定的含矸率可大幅度提高顶煤放出率.放煤口煤矸流中矸石的比例最大不能超过1/2，否则，增加含矸率对提高顶煤整体放出率的作用降低，且不利于后续放煤.     

大采高综放开采顶煤放出的煤矸流场特征研究

采用理论和散体模型实验分析了大采高综放开采放煤口参数、采放比、放煤工序和放煤步距对煤矸流场的影响.大采高综放开采煤矸流场特征主要表现为:1)支架移架使顶煤放落后顶煤层位线和煤矸分界线的斜率变陡,明显比普通采高条件下的斜率大;2)放煤过程中煤矸的流动速度变快,在相同放煤步距条件下,在采高水平上煤矸分界线与支架顶梁末端的距离缩小;3)受采放比、掩护梁角度和放煤口尺寸影响而易于混矸.合理放煤步距移架后放煤前的煤矸分界线应略偏后于尾梁下部边界.基于以上研究结果.确定了大采高低位综放开采给定采放比、放煤口尺寸和煤矸块度条件下最佳放煤工艺参数.     

复杂结构厚煤层放顶煤开采的相似模拟研究

本文以现场实测资料为基础，采用相似模拟实验为主，对属于复杂结构厚煤层的开滦范各庄矿2429S综放面含厚夹矸顶煤的冒放性、放煤工艺及放出规律、夹矸层极限厚度的确定等问题进行了论述，并指出了含夹矸顶煤活动规律对放顶煤开采的影响和夹矸层的极限厚度。     

复杂结构厚煤层放顶煤开采的相似模拟研究

本文以现场实测资料为基础 ,采用相似模拟实验为主 ,对属于复杂结构厚煤层的开滦范各庄矿2 4 2 9S综放面含厚夹矸顶煤的冒放性、放煤工艺及放出规律、夹矸层极限厚度的确定等问题进行了论述 ,并指出了含夹矸顶煤活动规律对放顶煤开采的影响和夹矸层的极限厚度     

复杂地质条件下极近距离煤层一次采全高可行性研究

本文以淮北矿业集团袁店一矿82采区极近距离煤层为研究对象,通过理论计算分析煤层及夹矸临界厚度,结果表明该采区极近距离煤层满足放顶煤开采条件。通过岩石力学试验及钻孔勘探分析下煤层顶板力学性质及完整性,表明下煤层顶板为软弱破碎岩层。借助离散元数值模拟软件3DEC模拟沿下煤层回采,分析上覆顶板及顶煤的冒放性,结果表明顶煤冒放性良好。此外通过分析煤层自燃危险性、煤与瓦斯突出危险性等因素,均表明该采区极近距离煤层具备放顶煤开采的条件。     

煤矿智能化开采新进展

智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过多年发展,我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作,大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采,综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤,复杂条件智能化+机械化4种智能化开采模式。为了解决工作面综机装备智能决策难题,研发了工作面智能协同控制系统,实现采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞,基于煤流量智能感知的采煤机、液压支架、刮板输送机等综采装备的协同联动,工作面综采装备与端头和超前支架的联动控制。上述研究成果在陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层、金鸡滩煤矿8 m超大采高综采、金鸡滩煤矿9 m以上硬煤特厚煤层综放开采进行应用,效果显著,实现了陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层高效智能化无人开采,8 m超大采高工作面人-机-环智能耦合高效综采,9 m以硬煤上特厚煤层超大采高智能化综放开采。     

急倾斜特厚煤层水平分段开采老顶断裂力学模型

通过对急倾斜特厚煤层水平分段开采老顶破坏特点的分析, 建立了老顶沿倾斜方向悬臂梁断裂的力学模型,推导得出老顶岩层悬臂梁能量表达式,提出了爆破断顶矿压防治技术,并在甘肃华亭煤矿试验成功.     

特厚煤层综放开采支架工作阻力的确定

采用理论分析的方法对特厚煤层综放开采顶板岩层所成结构及支架工作阻力进行了研究.根据特厚煤层综放开采顶板岩层形成的“悬臂梁-铰接岩梁”结构,给出了直接顶、基本顶的新概念及判据;得出了特厚煤层综放开采支架工作阻力的解析计算式,并进行了实例验证.最后对所选架型现场的动态承载特征及其适应性进行了分析.结果表明：依据支架工作阻力解析式计算结果所选架型可靠性高、支架运行合理,利用率高,对工作面顶板条件适应性较好。     

急倾斜顶底板处顶煤放出规律研究

论文对急倾斜水平分段放顶煤顶底板处的顶煤放出进行了试验研究,分析了三角煤损失及煤岩分界线的状态,以底板三角煤采出率的大小为依据,对合理顶煤分段高度的取值及合理放煤支架位置的布置进行了研究;以顶板处放煤后煤岩分界线的状态为依据,对顶板影响区的顶煤放出提出了放煤时间控制放煤口何时关闭,而非见矸关门。     

基于黏结颗粒模型的特厚坚硬煤层综放开采数值模拟研究

基于榆神矿区特厚坚硬煤层超大采高综放开采技术条件,针对散体颗粒模型在埋深较浅的坚硬煤层综放开采模拟中顶煤冒放情况与实际不相符的问题,对比黏结颗粒模型与无黏结散体颗粒模型力学性质,讨论两种模型适用条件,得出黏结颗粒模型更适合坚硬煤层综放开采模拟。阐述了黏结颗粒模型的建模和模拟过程:岩层内部采用平行黏结颗粒模型以模拟层内整体块体力学特性,层间采用光滑节理模型以模拟结构面力学性质;通过Fish语言和伺服控制原理实现液压支架初撑阶段、增阻阶段和恒阻阶段不同工况的模拟;根据支架顶梁位态采用逆向运动学方法更新支架整体位姿;通过Fish语言实现尾梁的不同幅度摆动。数值模拟结果表明:覆岩可形成下位基本顶不稳定砌体梁结构和上位基本顶稳定砌体梁结构,顶板来压步距介于10~20 m;顶煤破碎度和冒放性具有双周期性(走向周期与周期来压步距一致,表现为来压期间顶煤破碎较充分、冒放性好,优于非来压期间;垂向周期与顶煤层位相关,表现为下位顶煤破碎充分、冒放性好,优于上位顶煤);工作面煤壁整体稳定性较好,来压期间会出现煤壁破坏现象;液压支架总体处于较高的工作阻力状态;不同块度的顶煤冒放过程中可能形成小块度瞬时动态松散拱结构、中等块度不稳定拱结构和大块度稳定拱结构,尾梁成拱可采用“小拱小摆、大拱大摆”对策高效破拱,掩护梁成拱则需移架才可破拱。超大采高综放开采实践表明数值模拟结果与现场情况一致,黏结颗粒模型能较好地模拟埋深较浅的坚硬煤层综放开采顶煤冒放特征和矿压显现规律。本研究可为坚硬煤层顶煤冒放性和顶板覆岩结构数值模拟研究提供力学模型选择依据,为模拟过程实现方法提供借鉴。     

深孔预裂爆破技术在综放工作面的应用

通过采用深孔预裂爆破技术,提高了工作面单产和回采率,解决了巨厚煤层综放工作面因为煤质硬及夹矸导致顶煤难放回采率低的问题,为工作面高产、高效创造了良好条件。     

特厚煤层煤矸互层复合顶煤体冒落特征研究

为了掌握特厚煤层综放开采煤矸互层复合顶煤体冒落特征，保证放煤工艺合理性和高顶煤回收率，以特厚煤层复合顶煤体综放开采为现场实际条件，采用实验室试验、数值模拟、现场观测等方法，分析了复合煤岩体变形破坏和强度特征，揭示了含矸顶煤体放出过程架间成拱、煤矸分界、放出规律，获得了煤矸块度体积与重量分布特征，结果表明：煤岩比例变化对煤岩整体破坏形态影响明显，复合煤岩体的破坏比单一介质块度小，单架顺序放煤量与放出率低值区和高值区之比约为1∶3，复合煤岩体放出块度体积与重量符合正态分布，煤矸块体长度小于40cm的占比为66%，但其重量占比小于15%，特厚煤层含矸顶煤体提高顶煤回收率的主要方向为提高长度为40～100cm块体的放出效率。     

平朔矿区综放开采顶煤放出规律试验研究

文章对平朔矿区综放开采的顶煤放出规律进行了研究,针对平朔4#煤、9#煤进行了顶煤放出的相似性模拟试验,得出了不同采放比、使用不同开采方式下顶煤放出含矸率及顶煤放出率的相对关系。通过实验数据分析,得出了平朔矿区综放开采的合理放煤工艺为一采一放。在现场实际放煤过程中,可将煤流中的矸石比例达到1/5作为终止放煤的依据。