厚煤层大采高综放开采的煤岩冒放规律及放煤工艺参数研究

论文摘要

针对我国厚及特厚煤层实行大采高综放开采的发展趋势,以兖矿集团兴隆庄煤矿的现场条件为依据,在详细分析前人研究成果的基础上,运用理论分析、数值模拟、实验室相似材料模拟以及现场实测等多种研究方法,深入研究了厚煤层大采高综放开采煤岩冒放规律和放煤工艺参数。首先分析了大采高条件下影响顶煤冒放性的因素,包括自然地质因素和工艺技术因素。重点分析了机采高度和支架掩护梁倾角对顶煤冒放空间和成拱的影响。其次分析了机采高度变化对煤岩体中应力场、塑性破坏场以及顶煤破碎的影响,研究结果表明:从支承压力的破煤作用考虑,随机采高度的增加,应力增高区域变大,支承压力对顶煤的破碎作用增强;同时工作面前方顶煤塑性破坏区域增大,顶煤破碎效果更好。再次分析了机采高度、放煤步距和放煤方式对煤岩流动规律和冒放效果的影响规律,为确定合理的放煤工艺参数和进行顶煤的有效放出控制奠定了基础。最后,结合工程实践进行了现场实测分析研究,实测结果验证了论文研究结论的正确性,现场应用取得了良好的技术经济效果。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 论文的文献综述
• 1.2.1 综放采场上覆岩体结构及运移特征研究
• 1.2.2 关键层理论的研究
• 1.2.3 采场支架一围岩关系研究
• 1.2.4 研究现状及存在的问题
• 1.3 论文研究的主要内容与方法
• 2 大采高综放开采顶煤冒放规律的影响因素分析
• 2.1 顶煤冒放性研究现状
• 2.2 综放开采顶煤冒放影响因素分析
• 2.2.1 地质赋存因素对顶煤冒放性的影响
• 2.2.2 开采技术因素对顶煤冒放性的影响
• 2.3 大采高综放条件下煤岩冒落规律的影响因素分析
• 2.3.1 机采高度对煤岩冒落规律的影响
• 2.3.2 支架掩护梁倾角对煤矸流动过程中成拱的影响
• 2.3.3 煤层厚度对顶煤冒放性的影响
• 2.4 小结
• 3 厚煤层大采高综放开采超前支承压力分布规律的数值模拟
• 3.1 综放采场上覆岩层活动规律
• 3.1.1 综放采场上覆岩层活动规律
• 3.1.2 顶煤的受力分析
• 3.2 机采高度对综放面超前支承压力分布规律影响的数值模拟
• 3.2.1 模拟软件简介
• 3.2.2 计算模型的建立
• 3.2.3 模拟结果分析
• 3.3 小结
• 4 大采高综放开采煤岩冒放规律与放煤工艺研究
• 4.1 大采高综放开采放煤工艺相似实验研究
• 4.1.1 散体模型实验的基本原理
• 4.1.2 兴隆庄矿工作面条件
• 4.1.3 模型的铺设
• 4.1.4 实验方法
• 4.2 大采高综放开采煤矸流动场特征
• 4.3 放煤工艺参数优化
• 4.3.1 顶煤损失分析
• 4.3.2 合理的放煤步距
• 4.4 机采高度4.0m 条件下松散顶煤放出控制的数值模拟研究
• 4.4.1 PFC2D3.0 离散元程序简介
• 4.4.2 模拟方案
• 4.4.3 模拟结果分析
• 4.5 放煤工艺参数的确定
• 4.6 小结
• 5 厚煤层大采高综放开采的现场实测研究
• 5.1 工作面概况
• 5.2 工作面超前支承压力分布
• 5.2.1 工作面超前支承压力观测方案
• 5.2.2 超前支承压力分布规律分析
• 5.2.3 侧向支承压力分布规律分析
• 5.3 顶煤（板）的运移规律
• 5.3.1 顶煤的运移规律
• 5.3.2 顶板的运移规律
• 5.4 放煤工艺参数及效果分析
• 5.5 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集