块度级配对散体顶煤流动特性影响的试验研究

掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究块度级配对散体顶煤流动特性的影响,基于自主研制的放煤试验台,采用物理模拟试验和理论分析相结合的方法探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响。不同块度级配条件下的放煤试验结果表明,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱频繁而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口中心线逐渐偏向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其运动轨迹基本符合横向抛物线形式。支架上方顶煤颗粒运动速度明显快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒运动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口以后,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大。基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,结合放煤试验结果确定了不同顶煤块度级配条件下煤岩分界面理论方程的修正系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的修正系数k_R的取值为0.30～0. 35,采空区侧分界面理论方程的修正系数|k_L|的取值为0.25～0.28;讨论了顶煤块度级配对方程修正系数的影响规律,发现随着顶煤平均块度的增大,k_R和|k_L|的取值范围呈增大趋势。     

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。     

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。     

松散细砂岩顶板下综采合理放煤步距的确定

针对厚煤层顶板存在松散细砂岩的煤层条件,依据相似理论,采用散体相似模型试验的方法,分析了不同顶煤块度下不同放煤步距对煤矸砂流动形态及混矸的影响规律,给出了不同煤矸块度条件下的放煤步距选取原则.研究结果表明,采用三采一放有利于控制顶板中的松散细砂岩,降低放出顶煤中的含砂量.     

块度对顶煤放出率影响的数值模拟分析

为了研究不同顶煤块度对顶煤放出率的影响,以及分析其影响因素,采用PFC2D模拟软件,对厚煤层综放开采散体顶煤在不同块度下的落放规律进行模拟,并应用散体介质力学理论进行分析,从而得出了顶煤块度与顶煤放出率之间的关系.研究结果表明:顶煤存在一个临界块度,当顶煤块度低于此值时,项煤放出率较高,而高于此值时,顶煤放出率则大大降...     

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.     

厚煤层放煤工艺参数的散体模拟研究

为了优化放煤工艺参数,依据相似理论,采用散体相似模型的试验方法,分析了顶煤放落过程中煤矸的成拱类型,成拱几率,分析了不同放煤步距对煤矸流动形态及混矸程度的影响。试验表明,采用两采一放提高了复杂结构顶煤的可放出性、顶煤采出率,使含矸率降低。     

含硬煤分层厚煤层放煤工艺参数优化研究

 摘要：针对秦源煤矿含硬煤分层综放面放出煤块大,单架放煤时间长,放出率低的问题。通过PFC2D数值模拟和现场工业试验相结合的方法,分析了不同放煤步距和放煤方式对煤矸流动形态及顶煤损失特征的影响。得出采用两刀一放单轮间隔放煤的放煤方式,能加强对顶煤的扰动改善含硬煤分层顶煤的冒放性,同时有效控制含矸率,提高顶煤回收率。     

极近距离煤层下位厚煤层综放煤矸放落流动规律及放煤工艺参数确定

在上薄下厚极近距离煤层联合开采条件下,上位薄煤层开采对两煤层间岩层造成不同程度的破坏,同时其直接顶和老顶垮冒后成为破碎介质和块裂介质,因而下位厚煤层综放开采顶煤顶板为破坏程度不同、破断块度大小不一的不同介质属性岩层,将对顶煤的放落回收产生很大影响.因此,采用二维离散元PFC数值模拟软件对极近距离煤层联合开采在不同破断块度条件下的顶煤放出过程及煤矸流动规律进行了模拟分析.研究表明,下位煤层的顶板块度与顶煤块度差异较大时,放煤过程中易出现窜矸等现象,导致顶煤回收率较低;优化确定了放煤工艺为一刀一放上行顺序放煤.研究成果在现场进行了应用,实测分析了放煤工艺及回收率,取得了良好的技术效果.     

块度对顶煤放出率的影响分析

放顶煤开采煤炭回收率的高低是关系到能否推广这种采煤方法的关键技术。从上覆岩层运动的角度出发，阐述了顶煤的变形规律，进而运用散体相似模拟试验研究了不同顶煤和直接顶块度对顶煤放出率的影响。研究结果表明，当直接顶块度、高度一定时，顶煤的块度越小，顶煤放出率越高，而当顶煤块度和直接顶高度一定时，直接顶的块度越大，顶煤放出率越高。根据研究结果，可以有针对性地提出提高顶煤放出率的技术措施。     

耿村煤矿综放开采顶煤运移与破碎特征

根据耿村矿 130 1综放工作面顶煤位移及风巷围岩变形观测结果 ,提出了耿村矿综放开采顶煤运移与破碎特征。     

常村矿超长孤岛综放面矿压观测及显现特征

常村煤矿21072超长孤岛综放工作面埋深大,地质条件复杂。对工作面进行了矿压观测,分析了顶煤与顶板的垮落特征,分析了工作面的周期来压规律;给出了支架初撑力、工作阻力分布特征,分析了工序对支架工作阻力的影响,并对支架受力状态进行了分析。     

低位综放开采顶煤放出的散体介质流理论与应用

由于放煤口布置方向的差异，放矿椭球体理论的适用条件与低位放煤综放开采的放煤过程有本质差异，因此基于模拟试验、FLAC计算、离散元模拟计算和现场观测，提出了散体介质流理论模型，揭示了低位综放开采中顶煤流动与放出的真实过程，并且成功地指导了现场放煤工艺与参数的确定。     

综放工作面冒落顶煤放出控制

近年来我国综放开采技术取得了长足的进展。提高综放工作面采出率是备受关注的技术问题。研究顶煤冒落形态和顶煤放出控制,是进一步提高顶煤采出率的关键。分析了顶煤冒落形态的影响因素和冒落顶煤体的物理力学特性,在此基础上提出了顶煤放出的控制方法。     

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。     

综放工作面多放煤口协同放煤方法

针对当前综放工作面存在顶煤采出率低、混矸率高、放煤效率低等问题,提出综放工作面多放煤口协同放煤方法。根据给出的综放工作面多放煤口协同放煤方法的定义,以理论分析和数值模拟为手段,研究了多放煤口放煤条件下,起始放煤、中间放煤和末端放煤3个阶段的放煤方法和煤岩分界面特征,提出"多放煤口同时开启逆次关闭"的起始放煤方法。根据放煤口放煤的影响范围,以及顶煤冒落过程中的速度方程和顶煤颗粒移动方程,建立了多放煤口起始放煤方式的算法模型,理论上推导出起始放煤过程中放煤间隔时间差的计算方法,为起始放煤方法的应用提供了方法。通过分析综放工作面的特点,得出综放工作面顶板稳定性、瓦斯浓度、后部刮板输送机运输能力、粉尘浓度、工作面采放协调等是影响和限制放煤口数量的主要因素。以同忻煤矿8202综放工作面煤层条件为例,建立沿工作面方向的数值模拟模型,模拟并对比不同的单放煤口放煤方式和不同放煤口数量的多放煤口放煤的放煤规律、顶煤采出率和放煤效率,得出在多放煤口放煤条件下,放煤过程中的煤岩分界面相对平滑,顶煤采出率随同时打开的放煤口数量增加而增大。多放煤口放煤效率是单放煤口放煤效率的4～8倍,多放煤口放煤的顶煤采出率比单放煤口高5%左右。     

松软煤层简放开采的矿压特征与适应性研究

为了给简易放顶煤开采技术提供理论依据,采用现场实测和数值模拟的方法对简放开采的矿压显现规律、支架围岩关系及其适应性进行了研究．放煤对支护系统稳定性的影响主要体现在末排支柱稳定性的变化,放煤导致末排支柱的工作阻力下降1／2左右．简放工作面顶板控制中,“支”和“稳”对提高支护系统的稳定性作用是有限的,关键在于“护”．简放开采支护系统要具有良好的水平约束必须要求一定厚度的直接顶、较小的煤矸破碎块度、低位放煤、控制放煤口尺寸和放煤速度．理论分析与实践效果表明,简放开采技术应用于软直接顶的松软厚煤层具有良好的适应性．     

缓倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率数值模拟

建立了缓倾斜厚煤层综采长壁放顶煤二维颗粒流模型(PFC2d,Particle Flow Code-2d),根据实际生产情况,设计了16个正交实验.通过对试验数据进行回归分析,得出了顶煤厚度、顶煤垮落角、放煤步距、支架尾梁摆角与顶煤采出率的关系;运用方差分析法,将4个因素对顶煤采出率影响的显著性进行了研究,得出了顶煤垮落角对顶煤采出率影响特别显著,顶煤厚度、支架尾梁摆角对顶煤回收率影响比较显著,放煤步距对顶煤采出率的影响显著性较小的结论.