综放开采顶煤放出规律的BBR研究

借助于自主研制的相似模拟实验台和PFC软件,系统研究了综放开采顶煤放出规律,建立了统一研究煤岩分界面、顶煤放出体、顶煤采出率和含矸率四要素的BBR研究体系。分析了煤岩分界面形态以及支架和移架对其影响,提出了可用抛物线拟合煤岩分界面。将放出体分为发育不完整、基本成熟和成熟3个发育阶段,发现了支架掩护梁影响会使放出体前部发育较快,始终超出椭球体范围的现象,指出顶煤放出体是一被支架掩护梁所切割的非椭球体,定义其为切割变异椭球体。为了提高顶煤采出率、降低含矸率,应尽可能地扩大放出体与煤岩分界面的相切范围,通过确定合理放煤工艺与参数,控制煤岩分界面形态来提高顶煤采出率是可行的措施。待放顶煤区域处于由采空区岩石与支架顶梁形成的拱形挤压力链的卸压区内,在放煤口附近顶煤易成拱。     

仰斜综放开采散体顶煤放出机理研究

为了研究仰斜综放开采条件下散体顶煤的放出机理,以某矿8101仰斜综放工作面为工程背景,采用PFC2D软件建立离散元数值模型,从速度场分布、放出体形态和煤岩分界面特征等方面进行了分析。研究表明:与水平综放相比,仰斜综放开采顶煤速度场分布具有扰动区向支架前方顶煤延伸的特征,顶煤放出体有明显向支架前方发育的趋势,煤岩后分界线呈现出"折线状",煤岩前分界线有向采空区凸出的特征。     

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.     

急倾斜极软厚煤层走向长壁综放开采技术研究

以峰峰集团山西大远煤业1201急倾斜工作面为背景,系统研究了急倾斜厚煤层走向长壁综放开采的基本问题,指出支架的合理设计是该类煤层成功开采的首要条件,支架设计要充分考虑急倾斜厚煤层综放开采的顶板活动规律,以工作面上部顶板的冲击载荷确定支架的工作阻力。同时急倾斜支架要有足够的抗侧向挤压能力,结合工作面采放工艺确定侧护板的抗挤压能力。急倾斜厚煤层综放开采的顶煤放出体与煤岩分界面具有明显的不对称性。结合顶煤放出规律、支架稳定性等综合确定采放工艺,提出“下行动态分段、段内上行放煤”的采放工艺,适用于急倾斜厚煤层走向长壁综放开采,可最大限度地减少采放过程中对支架的不利影响,并可获得较高的顶煤采出率。工作面安装前需对软弱底板进行加固。     

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。     

大倾角倾斜长壁综放工作面仰斜开采工艺

介绍了大阳煤矿3204综放工作面大倾角仰斜开采情况,采取相应的安全技术措施,解决了开采过程中出现的煤壁片帮、支架倾倒、采煤机下滑等技术难题,顺利实现了倾斜长壁综放工作面大倾角仰斜开采。     

急倾斜煤层走向长壁综采工艺技术

为了在倾角45～60°的中厚煤层中成功实现走向长壁综合机械化采煤,采用国产设备的工作面采用伪斜布置、支撑掩护式液压支架和横向布置的端头支架控制工作面顶板;实行下行割煤、上行装煤,上行分段、段间上行、段内上行的移架顺序和上行推刮板输送机的回采工艺过程;通过采煤机无链牵引、刮板输送机利用移架千斤顶与支架连接及时调整支架和输送机位置来保持工作面设备稳定性.现场矿山压力观测表明,无论是工作面顶板正常工作期间还是周期来压期间,工作面设备均表现出了良好的稳定性.     

提高综放工作面端头煤层放出率的试验

为了提高综放工作面端头顶煤的放出率,进行了软厚直接顶(顶煤)条件下综放工作面端头区放煤的现场试验。实测研究了综放面端头区放煤条件下的矿压显现特征,优化了端头区放煤参数,并对放煤效果进行了实测分析。试验结果表明,软厚直接顶及顶煤具有较好的随动性和充填程度,利于端头放煤的安全高效实施。综放面端头区顶板压力很小,是工作面中部的6.54%。由于端头放煤后端头区顶板活动加剧,顶板压力增大了26.64%。综放面端头区放煤的顶板控制关键是"护"和"稳",改善端头支护系统的稳定性是端头区安全放煤的保障。根据综放面端头顶板的稳定性程度,合理确定了端头区的可放煤区域和双轮或三轮顺序不等量控制放煤工艺。     

急斜煤层综放开采中固-液-气耦合作用模拟试验

为了揭示急斜煤层综放开采围岩运动规律、注水弱化效果和气体迁移规律,保障急斜煤层综放安全开采。采用固-液-气三相介质物理相似模拟装置及声发射(Acoustic Emission,AE)测试系统,分析急斜煤层综放开采过程中煤-水-瓦斯三相介质耦合作用与AE之间的内在规律,揭示了急斜煤层综放开采中,煤-水-瓦斯三相介质运动规律和煤岩失稳3种判别模式,为现场安全开采提供理论依据。     

我国综采放顶煤发展宜分为两个阶段

厚煤层综采放顶煤开采技术历经近半个世纪的探索、试验 ,几经周折 ,现在已经成为一种成熟的、安全高效、先进的采煤方法 ,从而使厚煤层的开采进入了一个新的发展时期。厚煤层综采放顶煤开采技术在我国的发展进程大致可分两个阶段。第一阶段是探索试验阶段 ,从 2 0世纪 50年代至 1 990年底。这个阶段我国放顶煤技术主要处于学习、引进、借鉴的阶段。 50年代初 ,法国、南斯拉夫、原苏联开始试验单体支柱放顶煤技术。 60～ 70年代原苏联在库兹巴斯矿区 ,法国在布朗茨矿区 ,以及法国、德国、原捷克也都分别试验了掩护式、垛式或支撑掩护式液压支…     

缓倾斜煤层综放工作面瓦斯综合治理技术实践

针对屯宝煤矿缓倾斜煤层综放工作面产量高、瓦斯涌出量大的问题,在对I011402综放工作面瓦斯涌出来源分析基础上,根据工作面采掘部署及瓦斯地质条件,提出了以采前煤层瓦斯超前预抽、回采期间边采边抽以及采空区高位钻孔抽采为主,通风稀释瓦斯为辅的综放工作面瓦斯综合治理技术,并进行了现场应用。研究结果表明,工作面瓦斯抽采率达到了60%以上,上隅角最大瓦斯浓度仅为0.42%,回风最大瓦斯浓度为0.36%,有效解决了回采工作面瓦斯治理问题,保证了工作面安全回采。     

综放工作面采放比对顶煤采出率影响规律研究

为了研究准格尔煤田巨厚煤层采放比对顶煤采出率的影响规律,采用PFC2D数值分析程序对不同采放比和不同放煤步距顶煤的冒放性进行模拟研究,分析煤层厚度一定的情况下采放比与顶煤采出率的关系以及相同采放比条件下不同放煤步距对顶煤采出率的影响.研究结果表明,当采放比大于0.35时,顶煤能够获得足够的松散空间,并能顺利放出;针对开采技术条件,采放比为0.48、放煤步距1.6m时,顶煤放出效果最好.     

综放工作面采空区综合防灭火技术

新集一矿13煤综采放顶煤工作面收作期间采空区煤体内发生自燃后,采用以打钻注凝胶为主,风压调节、封闭堵漏、注氮、注水等为辅的综合防灭火技术治理,获得了圆满成功,使该工作面综采设备得以安全顺利撤除,避免了巨大的经济损失;同时还为下一个接替面的设备安装提供了时间保障,保证了矿井正常生产接替。重点介绍了工作面自然发火情况及综合防灭火技术措施。     

综放工作面瓦斯综合治理技术

为了解决汪家寨煤矿P41102综放工作面回采过程瓦斯超限频繁等问题,通过在本煤层施工顺层钻孔进行瓦斯预抽,有效地降低了工作面回采过程中的瓦斯涌出量。同时,在采空区30 m范围埋设直径250 mm瓦斯抽放管对采空区瓦斯进行抽采,减少回风流的瓦斯浓度,在煤层顶板15m左右布置高位钻孔抽采上邻近卸压层瓦斯,效果明显,瓦斯抽采量达到27.05 m^3/min,瓦斯抽采率达到69.5%,工作面平均月进尺提高30 m以上,生产能力平均提高86 851.6 t/月,杜绝了瓦斯超限,保证了工作面的安全高效生产。     

综放工作面初采期顶煤深孔爆破弱化试验研究

为解决兴隆庄煤矿3306工作面初采阶段顶煤整体性强、冒放性差、顶煤放出难的问题,在工作面回采前实施顶煤深孔预裂爆破、开切眼顶煤与顶板截断爆破试验。深孔预裂爆破提高了顶煤裂隙发育程度,降低了顶煤破碎块度,顶煤冒放性得到增强;开切眼中的顶煤、顶板截断爆破在顶板岩层中形成裂隙自由面,促使顶板提前弯曲、断裂,缩短初次来压步距。通过上述方法,初采阶段顶煤放出率由45%提高到75%,直接顶和基本顶初垮步距分别减小40.4%和36.6%,实现了顶煤的强制冒放和初次来压前的充分放出,有效提高了综放工作面初采阶段的顶煤采出率。