綜放面頂煤壓裂規(guī)律及成拱機(jī)理研究.pdf

1、在塊體頂煤放煤相似模擬試驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過理論分析,研究了頂煤放出過程中的成拱機(jī)理,揭示了項(xiàng)煤塊徑、支架掩護(hù)梁角度、摩擦系數(shù)及架后煤矸堆積角等因素對(duì)成拱參數(shù)的影響規(guī)律,得出支架掩護(hù)梁的臨界角度為40°,架后巖堆的臨界堆積角為45°~50°,低于臨界角度,則頂煤成拱部位高,甚至演化為支架上的穩(wěn)定半拱,影響頂煤放出、甚至丟煤;通過推導(dǎo)放煤成拱的極限跨距,證明塊度越大,拱高跨比越大,成拱部位越高,破拱難度越大,頂煤損失越多.因此,對(duì)中硬以上頂煤,

2、必須采取弱化措施,對(duì)堅(jiān)硬頂板,必須采取采前預(yù)處理弱化措施,以增大支架后巖堆坡面的角度和高度,從而避免放煤成拱,影響放煤效率和頂煤回收率.針對(duì)"兩硬"綜放工作面頂板來壓強(qiáng)烈,存在沖擊危害,而頂煤壓裂效果差,回收率低的現(xiàn)象,在頂煤壓裂規(guī)律研究的基礎(chǔ)上,展開"兩硬"綜放面頂煤壓裂控制的研究.通過對(duì)巖層移動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),建立了"兩硬"條件綜放采場(chǎng)臺(tái)階懸臂-懸臂梁組合的煤巖組合結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,并以此煤巖結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),建立"兩硬"條件綜放采場(chǎng)頂煤壓裂的有

3、限元數(shù)值模型,分析了堅(jiān)硬頂板不同來壓步距對(duì)堅(jiān)硬頂煤的壓裂效應(yīng),并確定了合理的支架阻力,從而對(duì)堅(jiān)硬頂板進(jìn)行有效的控制,消除堅(jiān)硬頂板對(duì)采場(chǎng)的沖擊隱患,同時(shí)保證采場(chǎng)礦壓對(duì)堅(jiān)硬頂煤的有效壓裂,達(dá)到提高頂煤回收率之目的,由此形成了堅(jiān)硬頂煤、堅(jiān)硬頂板條件下綜放采場(chǎng)圍巖控制的基本理論和方法.在有效控制堅(jiān)硬頂板的基礎(chǔ)上,利用數(shù)值模擬正交試驗(yàn)法,研究了采高、采放比、支架阻力、放煤步距等工藝參數(shù)對(duì)頂煤壓裂效果的影響規(guī)律,從而對(duì)工作面工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;并根據(jù)