龙泉煤矿4号煤综放开采工艺参数研究

论文摘要

煤炭资源是不可再生资源,因此在煤炭开采过程中我们应尽可能的提高煤炭的采出率。在综放开采过程中合理的工艺参数能大大提高煤炭的采出率。近年综放工作面机采高度有逐渐增大的趋势,这在一定程度上提高了顶煤的冒放性、提高了煤炭的回收率,但随之也增加了煤壁片帮几率,由于机采高度选择过大导致的顶板事故屡见不鲜。因此,这就要求我们必须选择合理的机采高度,以实现安全高效和高煤炭采出率的统一,同时应在采放比确定的前提下选取合理的放煤工艺参数,最大限度的提高顶煤的采出率,从而提高综放面煤炭的采出率。本文针对龙泉煤矿4号煤层的赋存情况,在详细分析前人已有研究成果的基础上,首先运用FLAC3D数值模拟软件,模拟并分析了龙泉煤矿4号煤不同机采高度下综放面端头、上部及中部顶煤及围岩屈服破坏规律、综放面上部与中部顶煤及机采煤的超前支承压力分布规律,不同支护强度及不同采高下的煤壁稳定性；其次运用相似模拟方法,模拟并分析了龙泉煤矿综放面在机采高度3.5m时不同放煤步距下的煤矸运移规律及顶煤采出率；其次运用PFC2D数值模拟软件,模拟并分析了龙泉煤矿综放面不同放煤方式下顶煤的采出率；最后分析了综放工作面顶煤损失的构成并提出了龙泉煤矿提高顶煤采出率的措施。通过分析得到以下主要结论：1、适当增加机采高度,工作面超前支承应力峰值点前移且峰值增大,顶煤塑性破坏区域也随之扩宽,此时有利于顶煤的超前破坏。2、工作面端头与上部由于受到护巷煤柱等边界因素的影响,工作面推进过程中采动影响比工作面中部较小,虽然煤层强度较低,但在2.5m机采高度下,其上顶煤未完全屈服破坏,随着机采高度的增加,其上顶煤完全屈服破坏。3、综合考虑顶煤的冒放性、煤壁的稳定性、提高资源回收率以及工作面通风安全的需要,确定了龙泉煤矿综放工作面合理的机采高度为3.5m,采放比为1：0.85。4、确定了龙泉煤矿综放工作面合理的放煤工艺为“一采一放、单轮间隔”,合理的支护强度为0.85MPa～0.95MPa。5、提出了龙泉煤矿提高顶煤回收率的具体措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 综放开采技术的研究现状与发展
• 1.2.2 综放开采工艺参数及顶煤采出率技术的研究现状与发展
• 1.3 研究的主要内容与方法
• 1.4 研究的技术路线
• 第二章 龙泉煤矿4号煤层地质条件及岩石力学实验
• 2.1 煤层赋存条件
• 2.1.1 井田概况
• 2.1.2 地质特征
• 2.1.3 4号煤煤层特征
• 2.1.4 其他开采技术条件
• 2.2 4号煤及其顶底板岩石力学参数实验
• 2.2.1 实验内容
• 2.2.2 实验过程
• 2.2.3 实验结果
• 第三章 龙泉煤矿4号煤综放开采合理采放比的确定
• 3.1 合理采放比的理论分析
• 3.1.1 支承压力的破煤作用及采放比对支承压力分布规律的影响
• 3.1.2 合理采放比的分析
• 3.1.3 基于放煤椭球体理论的合理采放比
• 3.2 合理采放比的数值模拟研究
• 3.2.1 FLAC软件概述
• 3.2.2 模型设计及模拟方案
• 3.2.3 模拟结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 龙泉煤矿4号煤综放开采合理放煤步距与放煤方式的确定
• 4.1 合理放煤步距的确定
• 4.1.1 合理放煤步距的理论分析
• 4.1.2 合理放煤步距的相似模拟研究
• 4.2 合理放煤方式的确定
• 4.2.1 合理放煤方式的理论分析
• 4.2.2 合理放煤方式的数值模拟研究
• 4.3 本章小结
• 第五章 综放工作面提高顶煤回收率措施
• 5.1 综放工作面顶煤损失构成
• 5.1.1 初采顶煤损失
• 5.1.2 末采顶煤损失
• 5.1.3 端头顶煤损失
• 5.1.4 工作面内部工艺的顶煤损失
• 5.2 龙泉煤矿4号煤综放工作面提高顶煤回收率的技术途径研究
• 5.2.1 提高初采顶煤回收率技术途径
• 5.2.2 提高末采顶煤回收率技术途径
• 5.2.3 提高端头顶煤回收率技术途径
• 5.2.4 提高工作面内部工艺顶煤回收率技术途径
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文和参加的科研项目