缓斜煤层综放开采放煤工艺参数的合理选择

作者:孙建文 刊名:煤炭技术 上传者:季任钧

【摘要】为了进一步掌握综放工作面工艺参数对顶煤回收效果的影响规律,优化综放工作面工艺参数,同时为采煤机、液压支架等设备选型提供依据,文中采用有限差分程序FLAC2D对阳煤集团二矿80914综放工作面进行了有限差分数值模拟正交试验研究,并确定了合理的放煤工艺参数。

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0引言目前综采放顶煤开采技术是我国缓斜、急倾斜及特厚煤层开采经济有效的方法之一,该方法具有单产高、效率高、消耗低且系统简单等优点,但回采率偏低一直是困扰该采煤方法的难题。综放工作面影响放顶煤采出率的因素有:放顶煤初采损失、端头损失、末采损失、放煤工艺损失。所以研究顶煤厚度、顶煤垮落角、支架选型和放煤步距与顶煤采出率间的关系具有很大的现实意义[1]。1试验工作面概况阳煤集团二矿80914综放工作面主采煤层为15#煤,煤厚约6.2m,煤层倾角223,平均6,埋深550m,采用综采低位放顶煤工艺,采高控制在2.4m2.6m,放煤高度控制在3.4m3.6m,采放比约为1:1。煤层顶底板情况描述如下:直接顶:泥岩、砂质泥岩,厚度约7.7m,黑色,含黄铁矿结核;老顶:细粒砂岩,厚度约6.1m,灰色,以石英、长石为主,分选性差,上粗下细,硅质胶结;煤层:15#煤,厚度约6.2m,无烟煤,复杂结构煤层,含夹石2层;直接底:砂质泥岩,厚度约3.6m,灰黑色,含有植物化石;老底:泥岩,厚度约4.1m,黑色,致密。2FLAC2D数值模型及有关参数2.1数值模型综采低位放顶煤采煤法的实质就是在厚煤层沿底部布置一个采高23m的长壁工作面,用常规方法进行回采,并利用矿山压力作用或辅以松动爆破等方法,使支架上方的顶煤破碎成散体后,由支架后方的放煤口放出,如图1所示。图1低位放顶煤工作面剖面图根据上述关系,建立了缓倾斜厚煤层综合机械化低位放顶煤长壁采煤法有限元FLAC2D数值计算模型。模型尺寸:水平方向工作面前方20m,工作面煤炭技术第29卷后方20m,总共52m。垂直方向56m,上边界载荷按采深550m计算,模型底边界垂直方向固定,左右边界水平方向固定[3]。2.2数值模拟正交试验设计影响顶煤采出率的因素很多,而在顶煤充分破碎的条件下,影响缓倾斜煤层顶煤采出率的主要因素除工作面长度外,主要是一些与架型有关的参数,即支架的支撑高度、控顶距、支架工作阻力、支撑合力作用点位置和放煤步距,合理选择这些参数,将会对顶煤冒放性达到最佳的控制效果,即可防止架前漏顶,又可达到最高顶煤放出率的要求。实现这一目的的方法是数值分析法,它是根据不同的顶煤顶板组合移动结构,建立相应的数值模型,运用正交试验法,找出各种架型参数的影响规律,进行优化选择的[2],试验安排见表1。表1正交设计试验安排3数据结果分析根据综放开采支承压力破碎顶煤的现象,有限差分数值模拟注重考虑工作面前方顶煤在不同工艺参数影响下的破碎状况,即数值模拟时综放采场数值模型煤壁前上方24m2顶煤区域内破坏单元面积所占比率,称之为顶煤宏观破碎系数Y,显而易见,顶煤宏观系数Y值越大,说明顶煤破碎效果越明显,顶煤回收效果越好。表2、表3为方差分析法处理结果及各工艺参数与破碎系数关系,明确了各工艺参数对顶煤破碎状况的影响程度。表2方差分析法处理试验结果方差来源离差平方和自由度差平平均方离和FF(1-)a显性著*试验方案123456789101112131415放煤步距/m作用点距离/m控顶距/m采高/m工作阻力/N均布载荷/Pa放煤步距合力点控顶距采高工作阻力误差总和0.10560.17840.03970.43680.02530.57951.36534444436240.02640.04460.00990.10920.00630.01616.562711.08102.464427.13621.57173.833.832.613.832.60.60.60.60.60.60.90.90.90.90.91.21.21.21.21.22.12.73.3

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