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。

急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率分布规律研究

为掌握急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率的分布规律,提高急倾斜煤层资源采出率,采用顶煤放出三维散体相似模拟、数值模拟和现场观测相结合的方法,从顶煤放出体发育形态和煤岩分界面演化特征的角度,深入分析了采出率分布规律和机理。结果表明:急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率沿煤层倾向呈"几"字形分布,顶煤放出体向工作面上端头发育趋势明显,放出体"枣核状"形态和煤岩分界面非对称性的相互作用导致的上下端头煤炭损失差异,是急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率呈"几"字形分布的根本原因,并通过数值计算和现场实测验证了顶煤采出率呈"几"字形分布规律。

基于BBR体系的提高综放开采顶煤采出率工艺研究

对放煤工艺进行优化是提高综放开采顶煤采出率的主要途径之一。本文基于BBR研究体系,采用散体放煤试验和离散元数值计算相结合的方法,从煤岩分界面特征和顶煤放出体发育的角度研究了多口同时放煤、分段逆序放煤的散体顶煤放出规律及提高顶煤采出率的机理。研究表明:采用多口同时放煤的方式可提高顶煤采出率,多回收的部分主要来自于工作面中部的中高位顶煤;随着放煤口长度的增大,放出体体积呈线性增大,初始矸石混入点位置向放煤口上方移动,终止煤岩分界面形态逐步呈现出向已放煤侧凸出的特征;采用分段逆序放煤方式可使下端头顶煤采出率提高13.98%,且在正、逆序段衔接处可形成有利于放出体发育的煤岩分界面形态,减少了采空区残煤;逆序段放煤量增长率随逆序段长度增大呈现出先增大后减小的趋势;采用分段逆序双口同时放煤方式,可达到同时提高工作面中部和下端头顶煤采出率的目的。

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。

大采高综放开采顶煤采出率研究

为了探讨大采高综放开采顶煤采出率,以塔山矿8206工作面为工程背景,运用PFC2D软件和顶煤运移跟踪仪对顶煤受力特征、放出率和放出顺序等进行研究。结果表明:顶煤可分为煤体运移特征不同的四个不同受力区域;不同位置顶煤放出率相差较大,上分层低于下分层、中分层,工作面两端回收率较低;顶煤冒落顺序为下部先于上部。可通过加强初末采及端头顶煤回收、改善顶煤冒放性、选择合理放煤步距和放煤方式、加强生产管理等措施,提高采出率。

基于数值模拟的综放工作面顶煤采出率研究

针对大采高综放工作面顶板及顶煤活动规律、顶煤冒放性影响因素及煤炭采出率问题,基于8105工作面的具体地质生产条件,运用理论分析、数值模拟、现场实测等研究手段展开研究,得出8105工作面机采高度选为4.0m较为合理,宜在机采高度4.0m条件下选用合理放煤工艺进行回采。并在现场应用中将顶煤回收率控制在80%以上,综合回收率控制在85%以上。

提高综放工作面顶煤采出率的技术措施

结合实例分析了改善顶煤采出率的具体技术措施,提出了通过有效控制顶煤冒放状态、强化工作面初末采及上下端头顶煤回收工作、进一步加强放顶煤开采管理工作等措施,以有效地提升顶煤采出率。

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 。

巨厚煤层低位放顶煤提高顶煤采出率的技术措施

针对下沟煤矿巨厚煤层低位放顶煤开采采出率低的问题,通过分析顶煤损失的主要构成及其形成原因,提出提高顶煤采出率的优化措施:加长工作面推进长度和工作面长度,端头支架实现放煤功能,放煤步距采用"两采一放"和提高放煤时间,顶煤采出率从75%提高到89%,取得了良好地效果。

多夹矸近水平煤层综放开采顶煤三维放出规律

基于散体介质流理论的学术思想,采用三维散体相似模拟试验和数值模拟分析相结合的方法,对多夹矸近水平煤层综放开采煤矸放出体空间形态及顶煤采出率的三维分布特征进行了研究探讨。研究表明,多夹矸近水平综放工作面放煤量从上端头到下端头逐渐增加,含矸率相应降低,工作面下端头的放煤效率较高;顶煤采出率沿煤层走向分区呈动态演化过程,且沿煤层倾向具有周期性分布的特点;煤矸放出体体积随放煤高度增大呈幂函数关系增大;顶煤采出率和含矸率随放煤时间呈阶段性变化特征;采用间隔放煤有利于提高多夹矸煤层的顶煤采出率。

基于BBR的特厚煤层综放开采放煤方式优化研究

合理的放煤方式是特厚煤层综放开采顶煤充分放出的关键。基于BBR研究体系,对特厚煤层综放开采的放煤方式进行了优化研究,提出了分段大间隔放煤方式;给出了特厚顶煤条件下合理放煤间隔的确定公式,并讨论了其关于破碎顶煤厚度、破碎直接顶厚度和松动体偏心率的敏感性;最后采用PFC数值模拟的方法比较了不同放煤方式的放煤效果。结果表明,与顺序放煤和普通间隔放煤方式相比,分段大间隔放煤方式扩大了可放出区域,减少了架间残煤,使顶煤采出率分别提高了18.2%和9.1%。

松散细砂岩顶板下综采合理放煤步距的确定

针对厚煤层顶板存在松散细砂岩的煤层条件,依据相似理论,采用散体相似模型试验的方法,分析了不同顶煤块度下不同放煤步距对煤矸砂流动形态及混矸的影响规律,给出了不同煤矸块度条件下的放煤步距选取原则。研究结果表明,采用三采一放有利于控制顶板中的松散细砂岩,降低放出顶煤中的含砂量。

大采高综放割煤高度合理确定及放煤工艺研究

为提高塔山矿石炭系特厚煤层顶煤采出率,运用数值分析、相似模拟分析、实测统计分析以及工业性试验等方法,研究了大采高综放开采工艺中最为关键的机采高度及放煤工艺问题。研究及实践结果表明,在塔山矿8105工作面的地质开采条件下,合理机采高度为4.0～4.3 m,合理放煤步距为一刀一放0.8 m,合理放煤方式为多轮间隔顺序多口放煤。

近距离煤层合并综放开采放煤工艺优化研究

为了提高近距离煤层合并综放工作面顶煤采出率、降低含矸率,以袁店一井煤矿822综放工作面为背景,采用PFC2D数值模拟软件对3种不同放煤步距和5种不同放煤方式的顶煤采出率和含矸率进行了对比分析。研究结果表明,当822工作面夹矸厚度2 m、顶煤厚度3 m时,合理放煤步距为两采一放(1.2 m),合理放煤方式为单轮间隔放煤;工作面无论采用何种放煤工艺,都必须要将顶煤下方的夹矸放出后,才能放出顶煤,顶煤含矸率最低理论值为54.35%。

工作面倾角对综放开采散体顶煤放出规律的影响

为了研究工作面倾角对综放开采散体顶煤放出规律的影响,基于BBR研究体系,采用等效重力场法对不同工作面倾角条件下的顶煤放出过程进行了离散元数值模拟,分析了工作面倾角对顶煤放出体、煤岩分界面和顶煤采出率的影响.结果表明:顶煤放出体体积随着工作面倾角的增大而增大;初始放煤阶段体积非对称性系数W随工作面倾角的增大而基本呈减小趋势,正常循环阶段放出体的横向扩展差ΔB随工作面倾角增大呈线性关系增大;在相同的起始煤岩分界面下,工作面倾角增大导致上端头侧终止分界面逐渐向重力线靠近,工作面上端头顶煤被大量放出同时遗留在采空区的煤损量增大;顶煤采出率随工作面倾角的增大呈现出先增大后减小的变化特征.

综放开采散体顶煤的放煤工艺参数试验

以葛泉矿东井11910工作面的地质条件为背景,通过自行研制的放顶煤平面试验台,采用相似材料模拟的手段,对散体顶煤进行放煤试验,得到顶煤的煤岩界面形态,并对不同采放比、放煤步距、放煤方式的顶煤采出率进行统计,分析了3种不同放煤参数的顶煤采出率变化情况。结果表明:采放比1∶1、放煤步距为0.5 m、放煤方式单轮顺序的放煤效果较好,顶煤采出率较高。

综放工作面坚硬顶板处理效果分析

介绍了新阳矿厚煤层综放开采,对坚硬顶板处理与不处理两种技术方案对顶煤采出率的影响,通过工业性试验验证了对顶板不进行处理的合理性。

水平分段综放开采放煤方式优化研究

为了提高急倾斜煤层水平分段综放开采的顶煤采出率,基于BBR研究体系,以某矿1203东翼工作面为工程背景,采用相似模拟实验和理论分析相结合的方法对放煤方式进行优化研究。实验结果表明:采用大间隔放煤方式,在初始放煤后,放煤漏斗主要由上分段采空区矸石对顶煤放出区域进行递补而形成,更有利于顶煤的放出;工作面不同位置的顶煤放出量呈现出锯齿状分布,锯齿峰值较大,反应了放出体充分发育;顶煤采出率比顺序放煤和常规间隔放煤分别提高了5.91%和3.17%。最后通过计算1203东翼工作面合理放煤间隔对其现场放煤方式进行优化,提高了其顶煤采出率。