承压水上含硬夹矸薄煤层工作面高产高效技术研究与应用

论文摘要

我国含硬夹矸薄煤层主要分布在山东、河北、河南等几个主要产煤大省,随着煤炭资源的枯竭,加大含硬夹矸薄煤层的开采尤为必要,但是目前我国含硬夹矸薄煤层机械化水平低、工作面产量及效率较低等一系列问题,严重影响了矿井经济效益。针对这一问题,通过结合协庄煤矿实际生产地质条件,研究新汶矿区含硬夹矸薄煤层工作面高产高效技术,建立国内首个含硬夹矸薄煤层工作面综合机械化回采系统,无论从产量上还是在效率上,使工作面均能达到高产高效的要求。首先,通过优化工作面参数的方法,提高含硬夹矸薄煤层工作面产量。针对本工作面受承压水影响的问题,利用理论分析和理论计算的方法确定了工作面安全回采的最大斜长,并提出了顺拉工作面的布置方案,利用数值模拟方法确定了合理错距。同时对顺拉工作面的超前支承压力进行了观测,确保了工作面错距的合理性。这样既能最大限度的提高了工作面产量,又能保证了工作面的安全回采。其次针对含硬夹矸薄煤层工作面的采煤工艺进行研究,通过综合机械化回采提高工作面的回采效率。先通过岩石力学实验获得了岩石力学参数,并根据获取的参数建立了四种不同的模型进行数值模拟,分析在不同煤矸组合下的岩石破坏过程及特征,并提出了非均匀性破裂理论,为后期的含硬夹矸薄煤层的分层绕矸采煤技术和降阻让压采煤技术研究提供理论指导；同时结合协庄煤矿71310E工作面的地质条件详细设计了采煤工艺及工作面支架的合理支护强度,为含硬夹矸薄煤层高产高效工作面研究提供了技术保障。最后,对工作面的采煤机、液压支架及运输设备等进行了优化配套,并对采煤机进行了适应性改造,通过现场工业试验确定该研究方法可以使含硬夹矸薄煤层工作面年产和回采工效分别达到31.6万t/a和5.48t/工,实现了高产高效的目标,为其他煤矿含硬夹矸薄煤层高产高效工作面建设提供了借鉴依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容及研究路线
• 2 承压水上含硬夹矸薄煤层工作面参数优化研究
• 2.1 协庄煤矿71310E工作面工程地质条件
• 2.2 承压水上工作面参数优化原理
• 2.3 71310E工作面优化设计
• 2.4 中间巷沿空留巷技术研究及超前支承压力分析
• 2.5 本章小结
• 3 含硬夹矸薄煤层新型采煤工艺研究
• 3.1 不同煤矸组合条件下含硬夹矸薄煤层回采分析
• 3.2 非均匀性破裂理论分析与应用
• 3.3 71310E工作面采煤技术及采煤工艺研究
• 3.4 本章小结
• 4 含硬夹矸薄煤层工作面"三机"配套研究
• 4.1 含硬夹矸薄煤层采煤机选型及适应性改造
• 4.2 工作面设备合理选型
• 4.3 含硬夹矸薄煤层开采工业性试验
• 4.4 本章小结
• 5 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要成果