基于随机介质理论的综放开采顶煤放出规律

顶煤的放出特征对综放开采采出率和含矸率有重要影响。基于模型试验,考虑综放支架影响,首先拟合出顶煤沉降曲线极值点偏移公式,依据随机介质理论建立了煤矸分界线和顶煤放出体方程。结果表明:支架尾梁的限定作用和放煤口导致放出条件的突变对煤矸分界线及顶煤放出体形状有重要影响,煤矸分界线在远离支架处表现为较标准的漏斗曲线,靠近支架处渐变为凸型曲线,靠近放煤口处则表现为向尾梁方向勾折;放出体在放出高度较小时呈向尾梁后上方倾斜的不规则状,轴偏角较大,随着放出高度增加,放出体呈前下方被尾梁切割的变异类椭球体状,轴偏角减小并稳定为零,支架尾梁后上方顶煤是综放开采所放顶煤的主要组成部分。     

综放开采散体煤岩运移速度场分布特征研究

为了研究综放开采散体煤岩运移速度场分布特征,基于散体介质流理论的学术思想,采用三维数值模拟和理论分析相结合的方法,重点考察了综放支架对煤岩运移速度场分布特征的影响。数值模拟结果表明,正常放煤循环时散体煤岩运移速度场演化可分为二次松散区形成阶段、稳定放出阶段、二次松散区破坏阶段;理论分析表明由于支架掩护梁摩擦系数较小导致掩护梁附近颗粒加速度增大,二次松散区呈现出向支架前方超前发育的特征。     

特厚煤层综放开采多口同时放煤三维实验研究

为提高特厚煤层综放工作面顶煤回收率及放煤效率,重点研究了多口同时放煤的放煤方式。根据塔山煤矿8222工作面实际情况,进行了多口同时放煤三维相似模拟实验。结果表明：首次放煤时,单口放煤放出体大致呈下窄上宽的漏斗状,多口同时放煤放出体呈现中部宽、两端窄的特点,放煤量呈现单口>双口>三口的现象。首次放煤时,开口数目越多煤岩分界线的斜率越大,对顶煤的扰动范围越大,煤岩分界线的最低点越高,损失的低位顶煤越多,且煤岩分界线最低点基本在该组支架的中心位置;放煤结束后,三口组放出更多支架上方及前方的中低位顶煤,放煤量总体呈现三口>双口>单口的现象。     

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。     

综放开采顶煤放出规律三维数值模拟

综放开采中支架上方顶煤在矿山压力作用下破碎成散体,其力学特性与均质岩体相比有较大差异。基于离散元的三维颗粒流程序（PFC3D）能真实地反映顶煤放出过程,建立了综放开采顶煤放出的三维数值模拟模型,进行了不同采放比、放煤步距和放出体形态等的模拟。初始放煤过程中,顶煤颗粒会形成稳定的速度场及二次松散区域;顶煤放出体呈现出支架限定的类偏转椭球体,放出体轴偏角随放煤时间增大呈指数关系减小,放出体高度随放煤时间增大呈幂函数关系增大;顶煤放出体切割煤矸分界面所形成的漏斗面是一个中心轴朝采空区偏移的三维漏斗曲面;不同采放比与放煤步距下,顶煤采出率随工作面的推进呈现出典型的渐进稳定效应。     

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。     

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。     

综放开采顶煤应力分布特征及其对渗透性的影响

基于现场工作面前方顶煤节理裂隙分布 ,运用UDEC软件对同一煤层地质条件下不同煤层厚度的综放开采与分层开采采场进行了数值模拟 ,利用数值模拟结果分析了综放开采采场前方顶煤与分层开采采场前方顶板的应力分布特征 ,运用顶煤应力分布特征对综放开采的瓦斯突出危险性进行了分析 ,并根据综放开采顶煤应力分布的卸压带范围选取了合理的钻孔位置。     

综放开采顶煤采出率预测模型的构建与应用

顶煤采出率是厚煤层综放开采最为关注的的核心问题之一,为了明确放煤终止原则,最大程度地提高顶煤采出率,基于随机介质流理论,首先推导了煤矸分界线和放出体方程,根据放出体方程分析了顶煤放出体的形态演化特征。协同考虑煤矸分界线和顶煤放出体的形态演化,建立了顶煤采出率与含矸率的理论计算模型,并根据此模型探讨了不同顶煤厚度条件下顶煤采出率与含矸率的相互关系;然后结合塔山煤矿生产实际,利用模型试验设置了两种顶煤厚度,获得了顶煤采出率与含矸率的试验关系曲线;最后对塔山煤矿8101,8102和8111三个工作面顶煤采出率与含矸率进行现场实测,并根据实测数据拟合出顶煤采出率与含矸率的关系曲线;将模型试验和现场实测所得顶煤采出率与含矸率关系曲线分别与理论研究对比分析,验证了理论分析的可行性。研究结果表明:顶煤放出过程中,放出体轴偏角随放出体高度增加逐渐减小,即放出体逐渐向煤壁方向倾斜,其形状由尾梁切割类圆形逐渐过渡为类椭圆形;针对某一固定采高和放出体高度,顶煤越薄,对应的放出体轴偏角及放出量越大;顶煤采出率与含矸率呈非线性增大关系,提出了顶煤拐点采出率与拐点含矸率概念,生产实际中,可将含矸率9%～16%作为厚煤层综放开采放煤终止的参考依据。     

综放开采顶煤放出散体介质流理论的试验研究

通过模拟试验，系统地研究了综放开采顶煤移动与放出规律、煤岩分界线形状，不同采放比、不同放煤步距、不同煤岩粒径比条件下的顶煤采出率与含矸率等，在理论上提出了顶煤采出率的预测方法．放煤的煤岩分界线为二次曲线，运用放煤前后分界线所围成的煤量减去放煤工艺损失量可预测放出煤量，采放比为1：2、“二刀一放”时，放煤效果较好．     

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。     

提高顶煤采出率的探讨

从顶煤的冒放性 ,顶煤的采出率及影响因素等方面进行论证 ,提出提高顶煤采出率的主要途径 :合理选择架型 ,合理选择工作面推进方向 ,优化放顶煤参数 ,并通过对顶煤运动规律 ,顶煤冒放性规律的研究 ,确定合理的放顶煤步距 ,合理的采放高度比和合理的放煤工艺 ,从而提高回采率     

大倾角特厚煤层综放开采顶煤冒放性评价

文章以庞庞塔矿9-301综放工作面为例,应用灰色决策方法中的灰色统计方法及模糊数学理论建立大倾角特厚煤层顶煤可放性评价模型,对顶煤冒放性的影响因素进行综合计算分析,可知9号煤层块段的顶煤可放性属于可放性好的第Ⅰ类,其顶煤一般不采取措施即可顺利放出,但需要在现场生产当中加强工作面支架等机电设备防倒滑管理。     

放顶煤工作面后部输送机的节能控制

针对放顶煤工作面后部输送机在运行中常出现欠载、超载等现象,提出了基于模糊自适应PID控制算法。构建了一个由电流互感器、变频器、CPU315-2DP及扩展模块、电液控制阀等器件组成的试验系统,对改进前后进行多次实验测试。实测特性曲线说明,该算法可以实现后部输送机的变频调节及放煤口数量调节,有效地避免了压死后部输送机或者轻载时浪费能源的现象。     

放顶煤液压支架应用和选型趋势研究

综采放顶煤开采以来,虽然应用四柱放顶煤液压支架比较普遍,但是该架型前、后柱受力不均,有效支护效率低是造成工作面顶煤及顶板出现片帮冒顶的主要原因。近十年的发展和应用研究表明,两柱放顶煤液压支架不仅技术成熟且优越性突出,已经被大量推广应用。要针对煤层开采条件和配套设备特点进行个性化配套选型和液压支架设计,防止重大技术问题和事故的发生。     

顶煤的可放性影响因素及其分类

该文对影响厚煤层可放性的煤层强度、埋藏深度、裂隙发育程度、夹石层、顶板条件及煤层厚度等因素进行了分析,介绍了厚煤层的可放性分类。     

基于γ射线顶煤厚度测量仪的设计

顶板岩石相当于一种自然γ射线放射源,而γ射线穿透煤层之后的剩余量与煤层的厚度存在一定的数学关系,通过这个原理设计了一套基于MCS-51单片机的自然γ射线顶煤厚度测量仪。实验证明,该顶煤厚度测量仪具有较好的测量精度,能够很好地满足煤矿需求。     

短壁工作面综采放顶煤设备配套和采煤工艺

介绍了兖矿集团杨村煤矿利用短壁采煤机、短壁输送机和轻放支架,进行短壁综采放顶煤的设备配套和采煤工艺,可供科研、制造、选型和使用单位参考。     

π型钢放顶煤技术在煤柱回收中的应用

新集一矿用π型钢放顶煤工艺对南中央采区1302工作面下分层和采区各种不规则的煤柱进行合理布置和回采，取得了较好的经济效益，显示出这种采煤工艺对回收煤柱所具有的适应性和灵活性。     

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。