支撑体软硬煤分层非同步变形诱发煤与瓦斯突出机理

大多数煤与瓦斯突出地点都存在软硬煤层同时存在的情况,软硬煤层同时存在时掘进面的非同步变形是煤与瓦斯突出灾害的显著特征。研究了软煤分层不同厚度下掘进面煤体受扰动的应力场、变形场演化规律,提出了煤与瓦斯突出支撑体模型,揭示了支撑体软硬分层非同步变形诱导煤与瓦斯突出机理。结果表明,支撑体的失稳过程是软煤分层失稳到整体失稳的动态发展过程,在高垂向应力和高水平构造应力的作用下,支撑体内软煤分层受扰动最早产生破坏变形,导致支撑体变薄进而导致硬煤分层垂向方向产生大的破坏变形,进一步导致硬煤分层和周围储能体失去连接,支撑体整体将会失稳。支撑体总体的失稳是突出启动的标志。基于支撑体模型揭示了煤与瓦斯突出发生发展的机制及各突出特征之间的内在联系,为煤与瓦斯突出的防治和监测预警提供了新的理论方法和依据。

含硬煤分层厚煤层放煤工艺参数优化研究

针对秦源煤矿含硬煤分层综放面存在放出煤块大,单架放煤时间长,放出率低的问题。通过PFC2D数值模拟和现场工业试验相结合的方法,分析了不同放煤步距和放煤方式对煤矸流动形态及顶煤损失特征的影响。得出采用两刀一放单轮间隔放煤的放煤方式,能加强对顶煤的扰动改善含硬煤分层顶煤的冒放性,同时有效控制含矸率,提高顶煤回收率。

含硬煤分层综放工作面合理区段煤柱宽度数值模拟

为了确定合理的区段煤柱宽度,采用FLAC3D数值模拟软件,结合某矿的具体地质条件,模拟分析不同区段煤柱宽度下的煤柱应力大小及塑性破坏情况。结果表明,煤柱的宽度由20 m减小到13 m时,煤柱内仍具有较好的承载能力,小于13 m时煤柱出现塑性破坏而失去承载能力,最后确定煤柱的宽度为13 m。

大截深综放对含硬煤散体顶煤放出率的影响

为研究含硬煤分层顶煤在大截深一采一放和相同步距两采一放的这两种方式下的顶煤放出率,采用PFC2D软件建立数值模型进行研究,得出顶煤中存在硬煤分层时,前者放出率高于后者;相反,放出率相差甚微。各层顶煤放出率的差异是其主要原因,对于硬煤分层和上位顶煤,放出率均是前者高于后者,而对于下位顶煤,放出率相差无几。前者的这种优越性随着硬煤分层厚度和块度的增加而增加,并存在临界值,当硬煤分层厚度小于此值时,其增加缓慢;反之,急剧增加。从散体运动角度分析,前者使得支架尾梁上方散体顶煤的流动性相对增加和采空区侧矸石的流动性相对减弱,这有利于顶煤的放出。