兖州矿区综放端头区煤岩的失稳冒放规律及放煤研究

发布时间：2018-05-13 01:11

  本文选题：综放端头区 + 交叉侧卸垂直布置　； 参考：《中国矿业大学》2017年博士论文

【摘要】：我国绝大部分综放工作面两端头不放煤或放少量顶煤,究其根本原因在于后部刮板输送机采用端头卸煤方式而使机头、机尾部位抬高,导致排头支架后部放煤空间狭小不利于放煤造成端头区端头区煤炭难以回收。因此本文结合端头交叉侧卸垂直布置方式,采用现场调研、理论分析、数值计算、工程实践及实测分析相结合的综合研究方法开展了综放面端头区设备布置方式及放煤空间确定、端头区煤岩的失稳垮落规律、煤岩体的运移、冒放规律以及端头区放煤工业性试验等方面的研究。本文以兖州矿区典型矿井综放开采现状为基础,分析端头区的顶煤损失情况、工作面的顶煤损失率,研究端头区放煤存在的主要技术问题,为相应技术对策的提出提供依据。研究端头区设备布置方式由端卸改为交叉侧卸的空间特点以及对于端头放煤所带来的优势,进而确定了端头放煤的空间范围。通过理论分析,建立了工作面端头顶板破断后的大小块体铰接模型,揭示了综放工作面端头放煤后的端头破断顶板结构的相似性与整体运移规律;通过3DEC数值模拟,建立综放工作面端头区煤岩层计算模型,研究了端头区围岩应力场位移场分布规律、顶煤和顶板随工作面开采垮落失稳特征以及回采巷道围岩稳定性等,为现场端头区顶煤的放出提供了依据。通过PFC3D研究不同顶煤硬度、放煤区域和工艺参数对端头区煤岩放落流动的影响规律以及顶煤回收率,对端头区顶煤进行了易放性分区提出了端头放煤原则,确定了端头放煤合理放煤区域和工艺参数。结合兖州矿区东滩煤矿1306综放工作面的实际条件,进行了端头区放煤的现场应用,并实测分析工作面端头区顶煤运移规律、顶板活动规律、支架承载规律、巷道围岩变形规律、超前支承压力分布规律等,提出并实施了提高端头区顶煤冒放性与回收率的技术措施。现场应用取得了良好的技术经济效果。
[Abstract]:Most of the fully mechanized top-coal caving faces in our country do not caving coal at both ends or caving a small amount of top coal, the fundamental reason is that the rear scraper conveyer adopts the way of coal unloading at the end of the scraper, so that the head and the tail part of the machine are raised. The narrow caving space at the back of the head support makes it difficult to recover the coal at the end of coal drawing. Therefore, this paper combines the vertical arrangement of the end head cross side unloading, using field investigation, theoretical analysis, numerical calculation, The comprehensive research method combining engineering practice with actual measurement and analysis has carried out the determination of equipment arrangement and coal drawing space in the end of fully mechanized caving face, the law of instability and collapse of coal and rock, the migration of coal and rock mass in the end caving area. Study on caving law and industrial test of coal drawing in end-end area. Based on the current situation of fully mechanized caving mining in typical coal mine of Yanzhou mining area, this paper analyzes the loss of top coal in the end area, the loss rate of top coal in the working face, studies the main technical problems existing in the coal caving area of the end head area, and provides the basis for the corresponding technical countermeasures. This paper studies the space characteristics of the equipment layout in the end area from the end unloading to the cross side unloading and the advantages to the end caving, and then determines the space range of the end coal drawing. Through theoretical analysis, the model of large and small block hinged after the breakage of the roof of the end head of the working face is established, and the similarity of the broken roof structure of the end head of the fully mechanized caving face and the law of the whole movement of the broken roof structure after caving at the end of the fully mechanized caving face are revealed, and the numerical simulation by 3DEC is used. The calculation model of coal strata in the end of fully mechanized caving face is established. The distribution law of stress field and displacement field of surrounding rock in the end face, the characteristics of caving instability of top coal and roof with mining face and the stability of surrounding rock of mining roadway are studied. It provides the basis for the top coal caving in the field end-head area. By means of PFC3D, the influence of different top coal hardness, drawing area and process parameters on the flow of coal and rock caving and the recovery rate of top coal are studied, and the principle of end head caving is put forward for the easy caving partition of top coal in end head area. The reasonable drawing area and process parameters are determined. Combined with the actual conditions of No. 1306 fully mechanized caving face in Dongtan Coal Mine of Yanzhou Mining area, the field application of coal caving in the end of the coal face is carried out, and the law of roof movement, the bearing law of support and the law of deformation of surrounding rock of roadway are analyzed. Some technical measures to improve the caving property and recovery rate of top coal in the end are put forward and implemented. The field application has achieved good technical and economic effect.
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD823.49;TD325

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本文编号：1880976