豹子沟矿近距离煤层同采顶煤冒放性评价研究

以豹子沟矿9+10+11号煤层开采为研究背景,通过现场调研、工程类比、数值计算、计算机仿真模拟等方法展开同采顶煤冒放性研究。结果表明,综放开采时层间夹矸及9号煤层属于Ⅲ类顶煤,冒放性中等,工作面前方10 m处支承压力峰值达到20.4 MPa,远超层间岩层及9号煤层承压极限,顶煤的破碎性和冒放性较好,预计工作面开采越12 m时夹矸及顶煤发生初次大面积塌落。综合分析判断,9+10+11号煤层同采选择放顶煤采煤法是适宜的,对于指导矿井开采工艺的选择具有重要意义。

回采巷道顶煤二氧化碳气爆致裂冒放技术

基于理论分析计算得到的回采巷道顶煤气爆致裂影响半径,设计了回采巷道顶煤气爆致裂助冒放爆破孔布置方案及参数,并开展了数值模拟验证和现场工程应用。研究结果表明:沿煤柱侧及跨中打设两列爆破孔对回采巷道顶煤进行液态二氧化碳相变气爆致裂后,爆破孔间的顶煤均进入塑性屈服状态,煤柱侧、跨中及回采侧巷道顶板的下沉变形不再呈现常规的下凸形式,工作面采动影响下回采巷道煤柱侧与跨中的顶煤下沉量基本相当且增加较明显;综放工作面回采巷道顶煤气爆致裂助冒放技术可在不影响安全出口顶板维护的前提下,不仅显著改善了回采巷道顶煤的冒放性,实现了回采巷道顶煤的顺利安全回收,而且还消除了端头顶板悬顶带来的诸多重大安全隐患,促进了三元煤业综放工作面安全高效可持续开采。

超声波法预测冒放性分析及放煤方式的确定

经过对150506综放工作面煤层赋存条件、煤层结构、顶底板岩性、工作面装备、采放比等因素的分析,并利用超声波法进行预测验证,判定该工作面冒放性良好。并制定了单轮顺序放煤工艺,实现了快捷放煤、操作简单的煤炭开采目的,最终煤炭放出率约为82.5%。

难冒放顶煤的预处理方法及应用效果

从生产的实际出发将顶煤按冒放性不同分为五类，详细分析了难冒放顶煤的预爆破弱化和预注水软化的预处理方法及应用效果。

综放开采顶煤冒放性的损伤力学分析

运用损伤力学的基本原理,阐述了综放开采顶煤在支承压力作用下损伤演化与冒放性之间的关系。利用细观统计损伤力学建立了损伤参量的计算模型,把顶煤损伤参量作为冒放性指标加以研究,并讨论了开采深度、煤层强度、原始裂隙和水平应力对顶煤冒放性的影响,其理论结果和现场实际相吻合。

浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析

为深入研究浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构特征,以主采3号煤层的榆阳地区千树塔煤矿作为研究背景,采用数值模拟、理论分析和现场实测等综合方法对坚硬顶煤冒放结构进行了研究,得出靠近工作面两端头位置坚硬顶煤容易形成"悬臂"结构。由悬臂顶煤内部应力解析和模拟得到顶煤不同的破断长度对其垮落放出有着重要影响,当其破断长度小于放煤口水平投影宽度时,垮落放出相对较为容易;当其破断长度大于放煤口水平投影宽度时,垮落放出较为困难,并且增加处理大块煤的时间,该结论解释了坚硬顶煤垮落放出困难的宏观结构因素。

提高综放工作面顶煤冒放性的深孔松动爆破技术

为了提高厚煤层中的综放工作面顶煤放出率,应用深孔松动爆破理论设计了山西后安煤矿90101综放工作面顶煤预裂和松动的深孔爆破参数,并进行了现场试验。试验结果表明,由于深孔松动爆破技术能使顶煤煤体在放顶煤之前破裂和松动,使得顶煤在放出过程中能以中、小块垮落,顶煤的放出率提高了5%。

复杂条件下大倾角对放顶煤冒放规律的影响研究

根据申家庄煤矿2208工作面具体的工程地质条件,理论分析了大倾角对顶煤冒放性的影响,指出大倾角将使工作面上、中、下部产生三种性质不同的力学结构,并通过RFPA有限元软件分别对这三种结构的冒放特征进行了数值模拟,揭示了大倾角煤层顶煤的冒放规律,对该矿优化采煤工艺、提高煤炭采出率有重要指导意义。

顶煤冒放性和夹矸赋存特征的相互关系研究

根据厚煤层中夹矸赋存特征（层位、层数、厚度）和岩石力学性质（岩性、强度），详细分析了夹矸特性对顶煤冒放性的影响规律。结合放顶煤开采的要求，提出了夹矸临界厚度参数取值范围。

用注水软化提高含较厚夹矸顶煤体冒放性的实践

介绍了东滩煤矿 14 30 8综放工作面利用注水软化提高含较厚夹矸顶煤体冒放性的方法与效果 。

“两硬”综放面煤岩冒放规律及控制研究

以深基点观测为主，系统研究了“两硬”综放面在实施预处理的情况下顶煤顶板的冒放规律及冒放结构，依此建立了老顶破断时的悬臂式力学模型，运用瞬间暂时平衡理论，推导了老顶来压的支架载荷估算公式，为“两硬”综放面的煤岩冒放控制提供了理论依据。

综放开采顶煤冒放性确定

在分析综放开采顶煤冒放性影响因素的基础上 ,确定了煤层强度、节理裂隙发育程度等 7项指标作为顶煤冒放性的分类指标 ,提出了综放开采顶煤冒放性的分类和确定方法。

综采放顶煤冒放模型的模拟试验

传统放顶煤模拟模型对厚煤层放顶煤的适应性研究表明,该模拟模型确定的移动场与实际顶煤移动场不符,放出体上部宽度与下部宽度相差1.3～1.7m,同椭球体模型理论分析相距在30%～40%。并对传统放顶煤模拟模型进行改进,构建了顶煤垮落角等多个模型,使放顶煤模拟研究中的连续性假设条件得到松驰。改进后的模拟模型应用表明,横向概率每增大10%,顶煤放出量增加约2.2%,顶煤放出率达到88%,比改进前提高7%～17%。

基于离散元对厚煤层顶煤冒放性的研究

分析了倾斜厚煤层顶煤裂隙和顶煤可放性的影响因素,在硬、厚煤层综采放顶煤现场实践的基础上,运用离散元软件进行了模拟试验,分析了煤层在采动过程中形成的裂隙对顶煤冒落的影响以及裂隙的发育过程,据此判断顶煤的冒放性。模拟试验结果表明,裂隙分布范围的大小和发育的形状是影响顶煤冒放性的一个重要因素,裂隙数越多,长度越大,间距越小,层理就越发育,顶煤冒放性就越好。在一定程度上可以根据顶煤可放程度评价综放产量。

大采高综放工作面煤壁片帮与顶煤冒放性影响分析

针对塔山煤矿大采高综放工作面煤壁片帮防治难题,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,分析了相同机采高度情况下大采高综放工作面煤壁片帮较大采高综采工作面煤壁片帮剧烈的原因,揭示了综放工作面抑制煤壁片帮与提高顶煤冒放性之间的矛盾,研究了液压支架结构参数对煤壁片帮的影响。研究结果表明:由于受塑性破坏区叠加及顶煤冒落放出的影响,相同机采高度情况下,大采高综放工作面煤壁片帮比大采高综采工作面更加剧烈;合理的液压支架初撑力可在缓解煤壁片帮的同时提高顶煤冒放性;整体顶梁比铰接顶梁更有利于抑制煤壁片帮,同时可以通过适当增大液压支架顶梁长度来缓解煤壁片帮与顶煤冒放性的矛盾;护帮板与伸缩梁分体结构作为大采高综放液压支架一种新的护帮结构形式,比护帮板与伸缩梁连体结构更有利于抑制煤壁片帮。

弹性模量对综放开采高韧性顶煤冒放性影响研究

高韧性煤的弹性模量小、抗拉强度大,冒放性较差。通过理论分析,获得了高韧性煤层煤体在破坏前的挠度与弹性模量成反比,并得出顶煤挠度较大,顶板不能很好把支承压力传递给顶煤的结论。同时,通过数值模拟计算,表明了顶煤的弹性模量对其悬顶长度和应力有很大影响,高韧性顶煤悬顶长度大,应力小,不利于顶煤体的破坏。

阜康一号井综放开采顶煤冒放性分析与评价

综合运用理论分析、数值计算和现场实测对阜康一号井A2煤层顶煤冒放性进行分析,研究了不同地质因素的影响,并对顶煤冒放性进行分类。研究结果表明:根据理论计算结果,A2煤层顶煤冒放性属Ⅰ类,冒放性极好;底煤采出后下位顶板及待放落顶煤均进入塑性状态,工作面后方其位移突然增大,顶煤基本上可以冒落。实际生产中,工作面中部顶煤能够及时冒落,基本未形成煤拱,冒落顶煤块度适中,放顶煤工作取得良好效果,验证了所用研究方法的可行性和正确性,可为其他类似地质条件的放顶煤开采研究提供借鉴。

两硬综放面顶煤顶板冒放结构探讨

用深基点观测和理论分析的方法揭示坚硬顶板、坚硬煤层条件下综放开采顶煤顶板活动规律及其冒放结构，结论对生产有现实的指导意义。

长青煤矿6#煤层顶煤冒放性数值模拟

为研究煤矿顶煤冒放性,基于长青煤矿6#煤层煤岩物理力学参数,利用通用离散元程序(UDEC)建立工作面走向数值计算模型,分析工作面推进距离对顶煤冒放高度的影响。结果表明:随着工作面的推进,顶煤屈服破碎高度增加,破碎、垮落范围增大。当工作面推进20 m时顶煤破坏范围和破坏形状趋于稳定,屈服破坏高度达到峰值9 m。由此,煤层冒放性较好,可以采用一次采全高综采放顶煤开采方法。该研究为长青煤矿6#煤层放顶煤开采生产提供了理论依据。

综放面上覆煤岩体运动形态及冒放性

探讨综放面上覆煤岩体活动规律和顶煤从煤壁前方至放煤口的移动规律，并在此基础上分析研究顶煤的冒放性。