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...     

综放工作面顶煤控制技术研究

通过分析不同强度的顶煤运移规律,研究影响顶煤放出率的自然因素,提出提高顶煤冒放性的技术途径。     

放顶煤开采顶煤运移特征及数学模型的建立

基于各矿山放顶煤工作面顶煤运移的实测资料,运用数学方法及计算机技术对放顶煤工作面地质条件各主要影响因素与顶煤运移规律进行研究分析,给出了放顶煤工作面顶煤运移的基本运移规律及顶煤运移规律与工作面主要影响因素之间关系的一般数学模型。     

仰斜综放开采顶煤运移规律及合理放煤参数研究

为研究不同倾角的煤层在放煤过程中顶煤的运移规律和确定合理的放煤参数,采用PFC^2D颗粒流软件模拟济宁二号煤矿10301工作面不同倾角下的顶煤运移规律,并结合现场实测确定合理的放煤参数,得到了采放比、放煤步距、仰采角度对顶煤放出率的影响规律。结果表明：仰采角度越大,顶煤从初始位置运移到放煤口的位移距离越长;仰采角度越大,顶煤运移轨迹形成“倒勺子”形状就越明显,放煤过程中顶煤越容易向采空区运移,顶煤放出率越低;随着支架倾角的增加,顶煤在运移过程中与支架相互作用形成的“力链拱”、成拱效应越明显;济宁二号煤矿10301工作面的最佳采高确定为3.5 m,最佳放煤步距为0.8 m,最佳采放比为1:3,确定最佳放煤含矸率为7%;现场实测与模拟结果相近,验证数值模拟的可行性。     

基于PFC的放顶煤放煤机理数值模拟

基于PFC颗粒流数值模拟软件,分别模拟了0.6 m、1.2 m、1.8 m这3种放煤步距,结果显示这3种放煤步距放出率分别为86%、83%、74%,含矸率分别为12%、6%、2%。从顶煤的运动特征和接触力场变化规律论述了放煤动态多层位拱结构的发育过程及机理,发现顶煤的放出过程是一个多层位拱结构不断形成、破坏的动态过程,会形成一个动态多层位拱结构;而不同位置的顶煤运移空间受限程度不同,导致不同位置顶煤运动状态不同,当拱结构上方矿山压力大于拱结构内顶煤颗粒之间摩擦力时,拱结构遭到破坏;由于位于拱顶的顶煤运移速度远大于两侧拱脚,导致拱结构的拱顶层位不断向上发育,从而形成高层位的拱结构,涌向放煤口的顶煤可能在放煤口形成低层位的拱结构。研究认为,沿工作面走向顶煤放出体应是一个连续的放煤椭球体,合理的放煤步距应为一个椭球体的宽度,并通过模拟试验证明了通过支架尾梁摆动破拱能够有效提高放煤效率。     

急倾斜特厚煤层水平分层综放效果模拟分析

水平分层综放开采是实现急倾斜特厚煤层安全高效开采的重要手段,由于急倾斜煤层水平分层高度一般较大,顶煤运移规律一般不同于近水平煤层。结合阿刀亥矿急倾斜特厚煤层综放开采工程实践,应用数值模拟软件PFC进行模拟计算,研究了不同采放比和不同放煤步距对顶煤回收率的影响,优化了采煤工艺。     

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。     

含夹矸结构复杂厚煤层综放开采顶煤放出特点与放煤工艺研究

论文通过对综放工作面含夹矸结构复杂段顶煤运移、顶煤放出特点和放煤工艺的研究。认为在结构复杂条件下的顶煤的冒放性不仅与放煤参数、顶煤及直接顶的垮落特征有关,而且还受夹矸层岩性及厚度的影响,并提出选择两刀一放单轮间隔放煤方式对提高煤炭回收率、降低原煤含矸率有利。     

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。     

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。     

基于数学模型的顶煤运移特征分析

在分析综放工作面顶煤运移影响因素的基础上,建立了顶煤运移规律数学模型,并通过对开滦集团部分煤矿综放工作面的实际参数计算,验证了数学模型的有效性,为今后的放顶煤工艺提供了数据依据。     

综放开采顶煤放出体理论计算模型

从理论上描述了综放开采顶煤放出体的形态及影响因素,引用散体介质力学中的Bergmark-Roos模型（B-R模型）,考虑了综放支架对顶煤放出过程及放出体的影响,通过散体顶煤三维放出相似模拟和PFC3D数值模拟,得到了重力加速度修正系数K,对B-R模型进行了改进,改进后的模型可以准确描述顶煤放出过程,得到了顶煤放出体理论形态。支架掩护梁-散体顶煤和顶煤-顶煤之间摩擦因数f的差异会导致顶煤放出体左右两侧散体颗粒临界运移角度θG的不同,使放出体向支架前方超前发育,这一放出体理论形态与BBR研究中顶煤放出体呈“切割变异椭球体”的形态相吻合,使用该理论模型可预测不同顶煤厚度条件下的放煤时间。     

特厚煤层综放工作面顶煤运移规律研究

本文通过对9-101综放工作面顶煤运移规律的实测,结合特厚煤层综放工作面顶煤运移以及破坏规律的分析,得出在此条件以及相似条件下特厚煤层综放工作面顶煤运移规律,为综放工作面提高采出率以及液压支架工作阻力的确定提供依据。     

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...     

矿用全固态面阵激光雷达采空区空间变形便携式监测系统研究

<正>研发起止时间：2019.01～2021.12完成单位：晋能控股煤业集团有限公司、大连大学、山东耀汇三维软件有限公司成果水平：国际先进1项目背景近年来，众多学者虽然对综放工作面顶煤运移规律等进行了相关研究，对推动我国放顶煤开采技术的发展起到了重要作用。但由于受到理论分析、技术、装备开发等因素的影响，偏重于工作面前方顶煤运移规律等方面的研究，未能把顶板冒落形成的采空区对顶煤的影响及工作面顶煤运移规律考虑成一个反映客观环境现实的整体进行综合影响分析。     

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。     

大倾角放顶煤液压支架稳定性动态分析

在研究大倾角顶煤运移规律和支架围岩关系的基础上,建立大倾角放顶煤液压支架动态受力模型,分析顶煤运移和冒放对支架稳定性的影响,并提出大倾角放顶煤支架设计以及回采工艺中应采取的措施。     

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.     

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.     

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。