综放开采顶煤运移跟踪仪研制与顶煤回收率测定

基于放顶煤开采模拟试验,探讨了提高顶煤回收率方法,提出了在顶煤中埋设标志点法计算顶煤回收率,采用对比称重法和标志点法计算顶煤回收率的差异来计算出顶煤回收率,研制了顶煤跟踪仪并完善了顶煤回收率现场测定方法。应用顶煤跟踪仪对6个不同条件放顶煤工作面顶煤回收率进行了现场测定,结果表明:研制的顶煤运移跟踪仪可以进行放顶煤回收率的现场测定,能够适合现场复杂条件应用。煤体硬度和裂隙发育程度、顶煤中的夹矸是影响顶煤回收率的主要因素,相对而言,顶煤厚度和煤层倾角对顶煤回收率的影响较小。模拟试验和现场观测均表明,中下部层位的顶煤回收率较高,上部顶煤的回收率较低,靠近支架的最下部顶煤的回收率也较低。

基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术原理及应用

为解决智能化综放开采放煤过程的自动化控制难题,在总结现有煤矸识别技术存在不足的基础上,提出以射频识别(RFID)为技术核心的基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术,阐述了该技术的主要技术原理及自动化放煤控制流程,构建了基于该技术的自动化放煤控制系统,介绍了该系统的组成及各部分的安装布设方式,提出自动化放煤条件下应优选多轮顺序放煤,给出确定每一轮次放煤时间的方法。以朱仙庄矿8105综放工作面为研究背景,建立沿工作面倾向的数值计算模型,分别比较单轮顺序、单轮间隔及多轮顺序放煤方式下的煤岩分界面形态特征及顶煤采出率,结果表明,采用多轮顺序放煤方式可以实现煤岩分界面缓慢均匀下降。顶煤采出率方面,单轮间隔放煤方式下顶煤采出率比单轮顺序放煤高3.42%,而采用多轮顺序放煤方式时,顶煤采出率随放煤轮数的增加基本呈增加趋势,且放煤轮数为5~6轮时的顶煤采出率增长最为明显,达到98.01%。多轮顺序放煤方式的顶煤采出率相较于单轮放煤可提高0.59%~2.00%。以朱仙庄矿8105综放工作面为应用现场,进行基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术的现场测试,沿工作面倾向共布置顶煤运移跟踪仪18个,当工作面推过顶煤运移跟踪仪布置区域后,测得顶煤运移跟踪仪采出率为88.9%,顶煤的平均流动速度为0.03 m/s。现场测试采集的顶煤流动速度等数据为后期多轮顺序放煤轮数的设计提供了设计依据,结果表明基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术可以实现放煤过程的自动化控制。

特厚煤层大采高综放开采顶煤放出率研究

为了研究大采高综放开采顶煤放出率的规律,在某矿8105工作面设立了测站,采用研制的顶煤运移跟踪仪器对顶煤不同层位进行了深基点实测。观测结果表明:上分层顶煤的放出率低于下分层,低于中分层;顶煤冒落顺序与支架放煤顺序基本一致,一般为下、中、上部,但中部煤层存在反转进入煤流系统的现象;顶煤的平均放出率仅为58.3%,低于行业标准。因此,需要采取技术手段进行顶煤弱化及改进放煤工艺来提高顶煤放出率,同时保证较少的混矸率。

大厚度变异系数煤层综放开采合理采放比研究

基于九里山矿综放试验面在走向和倾向上煤层厚度变异性大,中间厚两边薄的特点,取煤层一走向变坡处进行了2组数值模拟试验,提出了合理的采放比,并利用现场试验进行了验证。研究结果表明:采高恒定组的采高增加时顶煤丢煤颗粒数目维持在恒定数值范围,采高变化对顶煤采出率影响不大。采放比恒定组随着采放比的增加,丢煤颗粒先多后少,顶煤放出率先降后升,采放比对顶煤采出率影响较大。2组试验进行对比结果表明:在煤厚逐渐升高的过程中,结合采出率,同时存在一个采出率较高的采放比区间0.9~1.1;煤炭采出率都受到煤厚的非线性影响,对于具体煤厚需要具体分析。顶煤运移跟踪仪对试验面顶煤采出率的现场测试结果表明,测试结果现场实施1∶1采放比条件下,放出率为85.7%。现场顶煤破碎程度高,中部及下端头煤较薄且破碎导致下位顶煤采出率高,下端头顶煤较厚且块度较大导致中上位顶煤采出率较低,部分较薄破碎顶煤在煤壁漏冒。工程实践表明:采用了1∶1采放比后,在回采过程中,参数优化最大程度减少了工艺煤损,综放工艺对顶煤厚度连续变化具有较强的适应性,综放工作面采出率达到90%,多采出顶煤约0.81万t,实现了安全高效、科学精准回采。