元堡煤矿浅埋特厚煤层综放开采顶煤冒放性研究

为了提高元堡煤矿浅埋特厚煤层综放开采顶煤的回收率,以该矿1901综放工作面的开采条件为背景,采用理论分析和模拟试验,就顶煤厚度和放煤步距对顶煤冒放性的影响规律进行了研究。结果表明:随着顶煤厚度的增加,顶煤放出率呈现先增大后减小的趋势,而放出煤体中的含矸率和放矸率则呈现一直减小的趋势;随着放煤步距的增大顶煤放出率、含矸率、放矸率则都是呈现一直减小的趋势。由此确定出1901综放面3.5 m机采高度条件下的临界放煤厚度为10 m,最佳放煤方式为"一采一放"。     

综放开采割煤高度与顶煤回收率相互关系研究

采用PFC数值分析程序对综放开采支架上方顶煤的放出进行了模拟,分析了一定厚度顶煤条件下割煤高度与顶煤回收率的关系以及2种不同割煤高度条件下顶煤回收率与顶煤厚度的关系。模拟结果表明,割煤高度越大,顶煤回收率越高,大采高综放开采有利于提高特厚煤层工作面资源采出率。     

深井特厚煤层综放开采适应性研究

巨野龙固煤矿1401工作面为深井大采高综放工作面,开采深度为800 m左右。为分析大采高条件下综放开采煤壁裂隙发育及煤矸放落的流动场特征,通过理论分析对3煤层综放工作面顶煤冒放性进行分析,理论证实龙固煤矿3煤层适宜采用综放工艺。应用FLAC3D数值模拟软件研究深井复杂条件下采场应力随工作面推进分布特征、顶煤塑性破坏规律的影响,为深井厚煤层确定放煤工艺参数、实现工作面安全高效生产提供理论依据。     

综放开采含硬夹矸顶煤破碎机理及控制技术研究

为解决含硬夹矸特厚煤层综放开采顶煤冒放性差、采出率低的问题,运用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,建立了夹矸破断的均布载荷薄板力学模型,数值模拟比较分析了不同夹矸层数对顶煤破碎机理及冒放性的影响规律。同时,运用LS-DYNA3D显式动力分析程序模拟了不同装药方式、不同炮孔位置时的爆破作用效果,在此基础上提出了顶煤深孔预裂爆破、双轮间隔放煤等措施。研究结果表明:工作面中部滞后煤壁3～5 m为易拉伸破断区,两端头为易剪切破坏区,夹矸对顶煤冒放性的影响程度与其层数呈正相关,不耦合装药、炮孔位置位于夹矸内部时的爆破效果更好,实施顶煤弱化措施和优化采放工艺后,顶煤放出率提高至85%以上。研究成果对于指导特厚煤层综放开采生产实践、提高顶煤放出率具有指导意义。     

特厚煤层合理放煤工艺研究

为了解决特厚煤层放出率问题,针对担水沟煤矿大倾角特厚煤层的复杂地质条件,通过实验室散体实验分析大倾角厚煤层条件下,放煤步距对顶煤采出率的影响,得到不同放煤步距的顶煤的放出率与含矸率,两采一放的顶煤放出率最高,含矸率最低,用PFC数值软件研究了大倾角厚煤层综放开采不同放煤方式顶煤的放出率.确定了合理的放煤工艺,即两采一放双轮顺序放煤、放煤步距为1.6 m.工业性试验表明采用优化后的放煤工艺能够显著提高顶煤的放出率,统计得出9101工作面的顶煤放出率达到87.62％,采出率达到87.12％.     

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。     

多夹矸近水平煤层综放开采顶煤三维放出规律

基于散体介质流理论的学术思想,采用三维散体相似模拟试验和数值模拟分析相结合的方法,对多夹矸近水平煤层综放开采煤矸放出体空间形态及顶煤采出率的三维分布特征进行了研究探讨。研究表明,多夹矸近水平综放工作面放煤量从上端头到下端头逐渐增加,含矸率相应降低,工作面下端头的放煤效率较高;顶煤采出率沿煤层走向分区呈动态演化过程,且沿煤层倾向具有周期性分布的特点;煤矸放出体体积随放煤高度增大呈幂函数关系增大;顶煤采出率和含矸率随放煤时间呈阶段性变化特征;采用间隔放煤有利于提高多夹矸煤层的顶煤采出率。     

大倾角特厚煤层综放开采工艺参数研究

针对孟家窑5号煤大倾角特厚煤层,运用实验室物理试验及PFC2D离散元软件模拟方法,对比不同采高和不同步距下的放煤效果,以及不同放煤方式下的顶煤采出率,从而确定合理的综放开采工艺参数。结果表明:顶煤回收率最高的是采高4.5 m两采一放,含矸率最低的是采高3.5 m两采一放。在煤岩层倾角25°和30°的时候,单轮顺序的放煤方式优于其余两种放煤方式;而在煤岩层倾角35°和40°的时候,双轮顺序的放煤方式优于另外两种放煤方式。通过本次研究,确定了孟家窑5号煤大倾角特厚煤层综放工作面合理的采放比、放煤步距以及放煤方式等,为该矿的安全、高效开采提供了参考。     

大倾角大起伏特厚煤层综放开采关键技术研究

特厚煤层仰斜综放开采工作面,存在顶煤回收率低、煤壁片帮、冒顶现象严重、支架及设备稳定性差等问题,严重制约着工作面的安全高效回采。以瑞隆矿8101大倾角大起伏厚煤层综放开采工作面为例,对主采煤层及夹矸进行了回弹仪测试,研制三维顶煤放出模拟实验平台,现场放顶煤实测数据,回采率达85%,实现了工作面安全高效高回收率开采。     

近距离煤层合并综放开采放煤工艺优化研究

为了提高近距离煤层合并综放工作面顶煤采出率、降低含矸率,以袁店一井煤矿822综放工作面为背景,采用PFC~(2D)数值模拟软件对3种不同放煤步距和5种不同放煤方式的顶煤采出率和含矸率进行了对比分析。研究结果表明,当822工作面夹矸厚度2 m、顶煤厚度3 m时,合理放煤步距为两采一放(1.2 m),合理放煤方式为单轮间隔放煤;工作面无论采用何种放煤工艺,都必须要将顶煤下方的夹矸放出后,才能放出顶煤,顶煤含矸率最低理论值为54.35%。     

硬煤超大采高智能化综放开采关键技术装备研究

为实现8~12m硬质特厚煤层安全高效开采,针对硬煤冒放性差的特点,采用小采放比开采模式,增加割煤高度,利用围岩扰动改善顶煤冒放性能,实施超大采高综放开采,研究了硬煤超大采高综放开采成套装备,得出了工作面总体设备配套参数,优化了工作面大梯度过渡技术及端头区多设备联合支护方案。针对顶煤冒落块度大问题,研究了大运量煤流运输系统,配套采用后部刮板输送机交叉侧卸技术,配置了煤流四级破碎体系,工作面采用高可靠性智能控制采煤机,创新研发了强扰动高效放煤机构及"记忆+远程干预"放煤系统,创建了具有主动感知、自动分析、系统协同性能的安全高效的智能综放工作面,为实现年产1.5Mt特厚煤层综放开采奠定了基础。     

特厚煤层大采高综放工作面覆岩上层活动规律的相似模拟研究

新疆哈密煤业集团硫磺沟矿4号煤层厚度为14～20m,为掌握该特厚煤层综放工作面上覆岩层活动规律以及支承压力分布特点,采用物理相似模拟方法进行了研究,研究结果表明,特厚大采高综放工作面的上位岩层可以形成稳定拱结构,而在稳定拱大结构之下,断裂岩梁形成多跨梁的结构.大采高综放采场上覆岩层的这种结构的变形和失稳将决定采场的支承...     

急倾斜煤层大段高综放开采围岩变形监测研究

为研究急倾斜煤层大段高综放开采条件下围岩变形破坏的规律,对新疆碱沟煤矿+564m水平22m大段高工作面回采巷道、顶底板及顶煤体进行了围岩变形量监测。监测表明:工作面前方20m范围内,回采巷道顶底板变形量明显大于两帮变形量,但均在可控范围内;不同层位顶煤体完全垮落时距煤壁距离不同,从而保证支架在走向方向上承受上方顶煤体完全破坏后的部分压力;顶底板岩层的垮落区域均位于煤壁较后方采空区内,避免了工作面区域围岩大范围垮落的影响。研究为大段高开采条件下工作面的安全高效生产提供了基础依据,并为进一步提高工作面分段高度作了有益的尝试。     

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。     

论综放工作面设备的选型配套

对综放工作面设备的选型配套，特别是前后部刮板输送机能力的合理匹配和移架速度的可靠性进行了较为详细的分析。指出了影响综放工作面前后部刮板输送机能力匹配的主要因素是采放高度比；移架—割煤系统中采支速度比的选取应满足一定的可靠度要求。     

急倾斜特厚煤层综放面超前预裂爆破顶煤弱化技术

针对神华新疆能源有限责任公司碱沟煤矿急倾斜特厚煤层综放工作面顶煤弱化的问题,运用理论分析和现场实测相结合的方法,分析了超前预裂爆破技术的基本原理,介绍了+564mB3+6工作面设备和采煤工艺。根据现场+564mB3+6工作面的实际情况,提出了采用超前预裂爆破顶煤弱化技术,确定了超前预裂爆破的技术参数。现场试验结果表明,采用超前预裂爆破顶煤弱化技术效果显著,顶煤变形明显,裂隙发育广泛,达到降低顶煤力学强度和断裂韧性的效果,大大提高顶煤的放出率,从而有利于急倾斜特厚煤层综放面的安全高效回采。     

放顶煤开采煤与瓦斯突出煤层的探索

煤与瓦斯突出危险煤层的放顶煤开采有严格的法规限制，限制主要是从安全上考虑的。理论分析表明，放顶煤开采技术与分层开采技术相比，并不增加工作面的突出危险性。高瓦斯突出煤层的放顶煤开采是一个需要认真研究的课题。煤与瓦斯突出煤层的放顶煤开采不应由法规来禁止，而应通过大量的科学实验推动技术进步，达成工作面生产的安全高效。     

放煤工艺对浅埋深综放工作面矿压显现影响分析

为了研究放煤工艺对浅埋深综放工作面矿压显现规律的影响,将酸刺沟6上105-2综放工作面在回采过程中不放煤时与放煤时的矿压显现进行对比,分别从周期来压步距、初撑力、末阻力、支架前后柱受力等方面分析了2个不同期间的矿压显现特征,得出了6上105-2浅埋深综放面不放煤与放煤期间矿压显现的区别,掌握了放煤工艺对浅埋深综放工作面的矿压显现规律的影响。     

大倾角厚煤层综放工作面放煤工艺及顶煤运动特征试验

为研究大倾角工作面放煤工艺及顶煤运动特征,采用相似材料模拟,依据放煤步距、放煤顺序、放煤方式、煤层倾角的不同构建了15种放煤模型,对比分析了不同放煤条件下对回采率、顶煤与矸石运动规律的影响。结果表明:工作面倾向采用由下向上单轮顺序放煤、回采方向采用一采一放的组合方式放煤,工作面回采率最高;随着煤层倾角增大,回采率逐渐降低。受煤层倾角影响,放煤漏斗呈非对称圆锥形,由上向下放煤漏斗为倒圆锥,由下向上放煤漏斗为正圆锥;而放煤漏斗轮廓受煤层倾角影响不大。由上向下放煤顶煤有滞留现象,而由下向上放煤则无顶煤滞留现象,下端头可尽可能多放煤,上端头要控制放煤。