南阳坡矿综放顶煤放出率及工艺优化研究

针对南阳坡矿综放工作面顶煤放出率较低问题,分别研究了不同放煤步距和放煤顺序时工作面顶煤运移规律及顶煤放出率,确定采用两刀一放配合间隔放煤的最优工艺。研究表明,间隔放煤较顺序放煤时工作面支架整体放煤量较高,优化后提高顶煤放出率。     

双斜大倾角综放工作面顶煤冒放性研究

为了研究不同倾向角度对顶煤放出体形态的影响,以及不同走向角度和不同放煤方式对大倾角综放工作面顶煤放出率的影响,基于庞庞塔煤矿10~#煤层综放工作面工程地质条件进行了放煤过程的数值模拟。研究发现:随着倾向角度增大,顶煤的流动速度加快,放出量增大,且顶煤在向倾向角度上端发展,煤岩分界面在放煤口的两侧由对称逐渐趋于非对称;随着走向角度增大,顶煤放出率不断降低,且俯采放出率高于仰采;在放煤步距为0.8、1.6、2.4 m时,顶煤放出率在走向倾角为0°时达到最大值;在走向角度一定时,放煤步距为1.6 m时放出率最高;在采放比为1∶2、1∶2.5、1∶3下,采放比越大,顶煤放出率增大;采用多轮顺序放煤具有明显优势,工作面煤炭放出率达到86.33%。     

松软厚煤层综放工作面顶煤运移规律研究

为了掌握义安矿松软厚煤层综放工作面顶煤运移规律,运用深基点位移法对22011工作面进行现场实测。结果表明:顶煤始动点随煤层位的不同而变化,顶煤层位越高始动点位置越超前,顶煤运移始动点发生在煤壁前方15~20m位置;顶煤从始动点至煤壁位移量远大于煤壁至顶煤冒落的距离;工作面顶煤运移煤壁前以水平运移为主,工作面煤壁后方以垂直运移为主。研究结果为确定合理的放煤工艺参数,提高顶煤回收率提供参考。     

顶煤放出散体介质流理论的现场观测研究

研制了观测顶煤移动和放出规律的专用顶煤运移跟踪仪,用于观测现场顶煤放出率。在室内进行了顶煤放出规律的模拟试验,通过在顶煤不同层位放标志点的方法,详细研究了不同层位顶煤放出率和颗粒移动轨迹,得出靠近支架的下位顶煤受移架步距等影响采出率偏低,靠近顶板的上位顶煤由于窜矸影响,采出率明显低于其他部分。结合标志点在放出过程中的坐标变化,运用回归分析,得出了不同层位顶煤颗粒运移轨迹的曲线方程,表明顶煤颗粒在放出过程中分3个阶段:先沿二次曲线轨迹向后下方移动,然后垂直下降,最后顶煤颗粒会以二次或三次曲线的轨迹向前下方流出放煤口。     

大采高综放开采顶煤采出率研究

为了探讨大采高综放开采顶煤采出率,以塔山矿8206工作面为工程背景,运用PFC2D软件和顶煤运移跟踪仪对顶煤受力特征、放出率和放出顺序等进行研究。结果表明:顶煤可分为煤体运移特征不同的四个不同受力区域;不同位置顶煤放出率相差较大,上分层低于下分层、中分层,工作面两端回收率较低;顶煤冒落顺序为下部先于上部。可通过加强初末采及端头顶煤回收、改善顶煤冒放性、选择合理放煤步距和放煤方式、加强生产管理等措施,提高采出率。     

特厚煤层大采高综放开采顶煤放出率研究

为了研究大采高综放开采顶煤放出率的规律,在某矿8105工作面设立了测站,采用研制的顶煤运移跟踪仪器对顶煤不同层位进行了深基点实测.观测结果表明:上分层顶煤的放出率低于下分层,低于中分层;顶煤冒落顺序与支架放煤顺序基本一致,一般为下、中、上部,但中部煤层存在反转进入煤流系统的现象;顶煤的平均放出率仅为58.3％,低于行业标准.因此,需要采取技术手段进行顶煤弱化及改进放煤工艺来提高顶煤放出率,同时保证较少的混矸率.     

厚煤层综放工作面顶煤运移规律实测研究

为了掌握晋煤集团赵庄二号井厚煤层综放工作面顶煤运移规律，以首个综采工作面1304工作面为工程背景，运用深基点位移法进行现场实测。结果表明：顶煤始动点随煤层位的不同而变化，顶煤层位越高始动点位置越超前，顶煤运移始动点发生在煤壁前方15~20m位置；顶煤从始动点至煤壁位移量远大于煤壁至顶煤冒落的距离；工作面顶煤运移煤壁前以水平运移为主，工作面煤壁后方以垂直运移为主。研究结果为确定合理的放煤工艺参数，提高顶煤回收率提供参考。     

悬移支架放顶煤工作面顶煤运移规律的实测分析

顶煤运移规律和可放性是放顶煤工作面生产的重要指标,本文通过实测顶煤的运行规律,为如何提高顶煤回收效果,优化确定合理的放煤工艺、参数、放煤步距、放煤方式等提供技术依据。     

综放面坚硬顶煤放煤特性的正交数值分析

为了研究综放工作面坚硬顶煤的放出规律,基于正交试验和颗粒流基本理论,利用PFC^3D程序,针对坚硬顶煤压裂块体大小和分布层位的不同,根据低位放顶煤支架掩护梁角度及其与顶煤块体的摩擦系数、采空区煤矸堆积特性等放煤通道条件,选取相关因素不同水平值进行放顶煤的正交数值模拟,得出了坚硬顶煤放煤特性及顶煤块度大小、分布层位、掩护梁角度、摩擦系数这4个因素对顶煤回收率的影响规律。结果表明,顶煤块度大小及分布层位是影响回收率的决定因素,块度从下向上增大分布时,放煤效果最好;大块煤体在中低位时,放煤过程呈现明显的脉冲式,放煤效果差;煤体块度越大成拱能力越强,大块煤体在中低位时竖向运移速度慢、接触应力大、成拱能力强。正交模拟分析可得出最优放煤条件,能够为坚硬顶煤压裂、支架结构改进等提供理论依据。     

大倾角松软厚煤层综放开采顶煤运移规律及试验研究

为了提高大倾角松软厚煤层综放开采顶煤采出率,以庞庞塔煤矿9-301工作面为工程背景,综合采用理论分析、现场实测、工业性试验的方法,研究了大倾角松软厚煤层顶煤运移规律和放煤特征。研究表明,9-301工作面顶煤在距离采煤工作面30～50 m范围内开采产生移动,且受倾角影响明显,回风巷顶煤位移量远大于运输巷;统计了不同放煤步距和放煤方式对厚煤层顶煤采出率的影响,结果表明,一刀一放（放煤步距0.8 m）的回采率高于二刀一放（放煤步距1.6 m）,且有利于顶板控制,同时,采用一刀一放、多轮顺序放煤相比一刀一放、单轮顺序放煤顶煤采出率可提高5.5%。研究结果对提高大倾角松软厚煤层综放开采顶煤回采率具有重要指导意义。     

郭庄煤业3308综放工作面顶煤运移规律及放煤参数研究

为提高3308综放工作面顶煤回采率及回收效率,采用数值模拟和理论分析的方式分别进行顶煤破裂机理和顶煤运移规律的分析,基于顶煤运移规律分析结果,结合工作面的具体地质条件,通过数值模拟对比分析的方式,确定采用两口单轮放煤、一刀一放的放煤工艺,并在放煤工艺实施后进行现场观测分析.结果表明:工作面在该放煤工艺下,顶煤回采率和回...     

千米深井大倾角特厚煤层综放开采技术实践

为实现千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采,应用相似材料模拟、数值模拟和现场试验等手段,研究了影响千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采的工艺参数、顶板顶煤运移规律、矿山压力规律.通过试验得出二采一放、多轮间隔、由下而上的最佳放煤方式,同时掌握了大倾角特厚煤层放顶煤开采的工艺参数和矿压显现规律,实现了安全开采.     

急倾斜特厚煤层走向长壁综放工作面顶煤运动规律研究

通过相似材料模拟试验及FLAC数值模拟,对宝积山煤矿急倾斜厚煤层走向长壁综放开采顶煤运移规律进行了研究。通过分析顶煤运移及主应力分布特点表明,不同角度下松散放出体仍为近似椭球体,在煤层倾斜方向上轴线并未偏移;工作面角度对放出体发育高度及形态有较大影响,同时影响高位顶煤放出。研究对704工作面放煤工艺的参数优化具有指导意义。     

综放面顶煤放出规律的UDEC数值模拟研究

指出了UDEC离散元数值模拟软件研究放出规律的优越性,模拟了包括初次放煤、移架、放煤在内的循环放煤过程。通过对比分析不同阶段顶煤放出规律,研究得出:初次放煤过程中,由于支架掩护梁倾角及初次放煤前支架上方顶煤与支架后方顶煤存在一个支架高度的高差,所以放出漏斗开始就呈现出向采空区侧倾斜;随着放煤的进行,煤矸分界线不断沉降,但是放煤漏斗的倾向基本固定。通过对不同阶段放出体形状的对比分析,发现椭球体的长轴基本垂直经过放煤口中心,这与金属矿放矿椭球体相吻合,这说明在放煤过程中主导椭球体方位的是重力作用,而非掩护梁倾角。初次放煤并移架后的放出规律依然符合椭球体放煤理论,由于移架的作用避免了初次放煤后同一椭球面上矸石的放入。     

放煤顺序对大倾角走向长壁综放开采放出率的影响

为研究大倾角走向长壁综放工作面在不同放煤顺序时的顶煤放出率,通过理论分析研究工作面倾角及放煤顺序对顶煤的运移和放出规律的影响,并且采用PFC2D颗粒流数值模拟软件对新疆兵团农四师71团煤矿大倾角走向长壁综放开采工作面进行模拟,统计出工作面在不同倾角及不同放煤顺序时顶煤的放出率。研究结果表明:采用上行式放煤时,顶煤放出率随工作面倾角增加呈增加趋势,而采用下行式放煤时,顶煤放出率呈减小趋势。随着工作面倾角的增大,上行式放煤的优势变得更加明显。在工作面现场应用中,上行式放煤取得了良好的顶煤回收效果。     

水平分段综放开采顶煤放出体理论计算模型

水平分段综放开采是急倾斜特厚煤层的主要开采方法之一。水平分段综放开采工作面相对较短，导致顶、底板边壁对放煤规律的影响较大。基于BBR理论，采用Bergmark-Roos (B-R)模型分析了存在倾斜边壁影响时的顶煤运移规律及放出体形态变化机理;建立了水平分段综放开采受顶、底板侧边壁影响的放出体理论计算模型，推导了包含轴倾角参数的放出体边界方程;通过颗粒流离散元数值分析得出了轴倾角参数与边界条件的定量关系，采用物理相似实验数据对理论模型进行了验证，提出了不同煤层倾角范围内的合理分段高度及放煤方式优化建议。研究结果表明:倾斜边壁的存在使得散体顶煤受到更大的横向应力，从而改变了顶煤颗粒运移加速度的方向;近边壁处放煤口两侧散体顶煤递补潜力的差异，导致其运移加速度的大小不同;顶煤加速度大小和方向的改变导致放出体轴线方向偏离重力方向。受倾斜边壁影响，放出体形态在轴线两侧呈现非对称性，与近底板侧相比，近顶板侧放出体受边界影响的程度更大;放出体轴倾角β随着煤层倾角的增大呈线性增大关系。随着不放煤段长度的增大，近顶、底板侧放出体的轴倾角均逐渐趋近于90°。物理模拟试验结果验证了理论模型的准确性;采用“底...     

特厚坚硬煤层超大采高综放开采支架-围岩结构耦合关系

针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤悬顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题,探讨了机采割煤高度6. 0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性,分析超大采高综放开采支架-围岩耦合关系,在支架-围岩强度、刚度和稳定性耦合的基础上,提出超大采高综放开采支架-围岩结构耦合理论。从液压支架与围岩相互作用机理角度,阐释了支架-围岩支护系统"小结构"初次耦合主动支撑和"大结构"二次耦合被动承载概念和理论,分析了围岩"大、小结构"耦合对工作面围岩支护效果和适应性的影响,指出综采放顶煤液压支架结构设计除需满足"小结构"支护系统适应"大结构"周期性破断失稳形成的强动载矿压外,还需考虑液压支架结构(特别是放煤机构结构)对顶煤冒放运移规律和支架载荷演化过程的影响,通过支架结构与顶煤冒放结构耦合实现顶煤顺利放出,提高顶煤采出率。采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场调研等研究方法,分析了坚硬顶煤冒落和放出结构以及冒放过程的成拱机理,讨论了液压支架结构高度对矿山压力显现强度、顶煤冒放结构和资源采出率的影响,研究了放煤机构结构对顶煤成拱结构的影响,以及放煤机构结构对顶煤的二次破碎作用,提出了强力放煤机构结构改进和优化策略,并对破煤机理和效果进行探讨,以期为相似坚硬特厚煤层综放开采支架-围岩耦合提拱理论指导和借鉴。     

王家岭煤矿12309工作面顶煤破碎特征及运移规律研究

为掌握12309工作面顶煤破碎特征及运移规律,采用理论分析+现场观测分析进行顶煤破碎特征的分析,根据顶煤破坏规律分析得出顶煤受力特征,基于现场测试得出顶煤破碎块度及冒落特征;通过数值模拟进行顶煤运移规律的分析,并在工作面回采期间进行顶煤活动规律的监测。结果表明,顶煤冒落块度基本在40 cm×30 cm×30 cm内,顶煤一般在支架顶梁后方及时垮落;顶煤放出7次后即进入稳定周期,顶煤的运移主要出现在超前工作面10～30 m内,工作面走向上顶煤运移可划分为4个区域。     

不稳定厚煤层放顶煤开采煤矸流场规律的数值模拟研究

放顶煤开采过程中,由于顶煤厚度的变化,使得煤矸流场规律发生变化,影响了顶煤的放落回收。基于鹤壁十矿在煤层厚度变化较大条件下放顶煤开采的实际,应用PFC2D计算程序,模拟分析了顶煤厚度变化,即采放比不同对煤矸流场特征和顶煤放出规律的影响。结果表明:顶煤损失是随放煤循环逐渐积累的过程,煤矸流动的速度场和接触力场以放煤口为中心呈半拱形状,距放煤口距离越小,接触力越小。     

基于YADE的综放工作面进刀放煤三维仿真北大核心

以Linux环境下离散元开发环境YADE为基础,开发了综放工作面连续进刀放煤三维仿真系统;系统以煤矿真实地质环境设置放煤参数,有效模拟了放煤过程中尾梁摆动、液压支架推移动作,以及尾梁顶部的煤矸混合动态变化过程;在此基础上,开展了单轮放煤、双轮放煤等不同工艺的进刀放煤对比试验。结果表明:进刀放煤三维模型能够真实地模拟顶煤放出过程,为从三维角度研究综放开采顶煤放出规律提供了新的方法;在综放工作面连续进刀放煤条件下,双轮分段间隔放煤效果最好,其平均顶煤采出率为86.64%、含矸率为4.06%。