《大傾角松軟厚煤層綜放開采技術研究及應用》以龐龐塔煤礦9#煤層綜放開采自然地質與開采技術條件為背景,分析評價了大傾角綜放開采頂煤冒放性并研究了其運移規(guī)律。不僅建立了大傾角綜放工作面直接頂巖層及基本頂巖層結構力學模型,而且結合大傾角綜放開采數(shù)值模擬相似材料模擬實驗,研究了大傾角綜放開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,并進行了現(xiàn)場工作面礦壓實測。同時,分析了工作面支架穩(wěn)定性影響因素,提出了工作面支架與煤壁的穩(wěn)定性控制技術。進一步優(yōu)化了大傾角綜放開采放煤工藝;并進行了現(xiàn)場工業(yè)性試驗,取得了良好效果,可作為相關研究人員的參考資料。
霍州煤電集團龐龐塔煤礦9#煤層賦存于太原組中下部,屬于大傾角松軟特厚煤層,煤層結構復雜。通過龐龐塔煤礦的開采實踐可知,大傾角松軟厚煤層開采過程中存在傾角大的區(qū)域下部支架放煤而上部5-8架頂煤流空的嚴重安全隱患、循環(huán)產(chǎn)量和放煤效率低、超前支護方式和范圍不合理、設備下滑與傾倒、工作面刮板輸送機飛矸等問題。因此,對9#大傾角松軟厚煤層綜采放頂煤的安全高效開采關鍵技術研究及進行松軟厚煤層頂煤的冒放運移規(guī)律和工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究顯得格外重要,對提高大傾角松軟厚煤層綜放開采的煤炭回采率,降低貧化率,確保礦井安全、高效生產(chǎn)具有重要現(xiàn)實意義和巨大的實用價值。
本書綜合國內(nèi)外大傾角煤層開采方法、覆巖規(guī)律研究及圍巖控制理論,基于龐龐塔煤礦9#煤層綜放開采自然地質條件,結合龐龐塔煤礦在大傾角松軟厚煤層綜合機械化放頂煤開采現(xiàn)狀,評價了大傾角綜放開采頂煤冒放性并研究了其運移規(guī)律。建立了直接頂巖層及基本頂巖層結構力學模型進行大傾角煤層開采頂板結構力學分析,結合大傾角綜放開采數(shù)值模擬分析及采動覆巖層結構及運動特征相似模擬實驗,研究了大傾角綜放開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。此外,基于對回采工作面與回采巷道進行礦壓監(jiān)測,分析了巷道表面變形監(jiān)測數(shù)據(jù)、巷道圍巖深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)、頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)、工作面超前單體支柱壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)、錨桿(索)受力、煤體應力監(jiān)測數(shù)據(jù)及工作面支架工作阻力監(jiān)測;基于對工作面支架穩(wěn)定性、工作面支架穩(wěn)定性控制技術及工作面煤壁的穩(wěn)定性控制分析,研究了大傾角工作面綜放開采安全技術;利用數(shù)值模擬研究了大傾角綜放開采放煤工藝;為進一步驗證上述實驗結果,選取兩個月的生產(chǎn)時間進行現(xiàn)場工業(yè)性試驗。
本書利用巖梁理論,建立了大傾角綜放工作面頂板結構力學模型,從而得到大傾角工作面直接頂形成的“砌體拱”小結構和基本頂形成的“砌體梁”大結構的力學模型,分析了結構失穩(wěn)的極限條件,得到了直接頂、基本頂在工作面不同位置處的破斷與運動規(guī)律及其對工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的影響作用。對大傾角工作面綜放支架的受力分析,得到了工作面支架極限傾倒角,針對設備防倒防滑提出了工作面端頭彎曲布置、工作面?zhèn)涡辈贾、設置防倒(滑)千斤頂、帶壓移架等綜合防范措施,實現(xiàn)了大傾角綜放工作面的安全回采。上述研究成果對類似條件下的礦井掌握大傾角松軟厚煤層綜采放頂煤的安全高效開采關鍵技術、松軟厚煤層頂煤的冒放運移規(guī)律及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)具有重要的指導意義。
1 緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 同類技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 研究內(nèi)容與技術路線
2 工程概況與地質力學評價
2.1 礦井概況
2.2 煤巖物理力學參數(shù)測試
2.3 區(qū)域構造與應力特征
3 大傾角綜放開采頂煤冒放性評價與運移規(guī)律研究
3.1 大傾角綜放開采頂煤冒放性評價
3.2 大傾角綜放開采頂煤運移規(guī)律實測分析
4 大傾角綜放開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究
4.1 大傾角煤層開采頂板結構力學分析
4.2 大傾角綜放開采數(shù)值模擬分析
4.3 采動覆巖層結構及運動特征相似模擬實驗
5 9-301工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測與分析
5.1 礦壓監(jiān)測目的與內(nèi)容
5.2 礦壓監(jiān)測方案
5.3 礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
5.4 礦壓監(jiān)測結果總結
6 大傾角工作面綜放開采安全技術研究
6.1 工作面支架穩(wěn)定性分析
6.2 工作面支架穩(wěn)定性控制技術
6.3 綜放工作面煤壁穩(wěn)定性控制
6.4 綜放開采安全技術措施
7 大傾角綜放開采放煤工藝研究
7.1 數(shù)值計算方法與內(nèi)容
7.2 煤層傾角對頂煤回采率的影響
7.3 放煤步距對頂煤回采率的影響
7.4 放煤方式對頂煤回采率的影響
7.5 工作面推采方向對頂煤回采率的影響
7.6 大傾角綜放開采回采率分析
8 現(xiàn)場工業(yè)性試驗
8.1 試驗工作面情況
8.2 頂煤回收率監(jiān)測方案
8.3 頂煤回收率監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
8.4 現(xiàn)場工業(yè)性試驗
9 結語
參考文獻