綜放特厚頂煤破壞機(jī)理研究

前言

我國厚煤層儲量極為豐富，約占已探明儲量的45％。歷年來，我國厚煤層開采的煤量占總產(chǎn)量的40％－45％，這一現(xiàn)實(shí)使我國的綜放技術(shù)具有良好的應(yīng)用空間。綜放開采技術(shù)順利實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)條件下的高產(chǎn)高效，與同等條件下的綜采分層工作面相比，其產(chǎn)量和效率都可提高3－13倍，而成本可降低30％－50％，這一優(yōu)勢在煤炭供應(yīng)緊張的形勢下更為突出。應(yīng)該說，綜放開采在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的特大優(yōu)勢，對促進(jìn)我國煤炭工業(yè)的發(fā)展起了重要作用。頂煤能否充分破碎，是特厚煤層綜放開采能否取得成功的關(guān)鍵。特厚煤層放頂煤開采頂煤受力、變形、破壞、運(yùn)移過程有其特殊性。首先，頂煤的破壞受力不同，針對一般厚煤層，頂煤的破壞主要是在超前支承壓力峰值區(qū)附近完成的（頂煤在此范圍內(nèi)形成較多的貫通裂隙），而頂板回轉(zhuǎn)和支架的反復(fù)支撐僅起輔助作用。而對于特厚煤層，隨著煤層厚度的增加，頂煤下部受到來自于超前支承壓力的破壞作用越來越小，且支架對頂煤的支撐范圍又有限，因此頂板回轉(zhuǎn)破煤作用尤為重要；其次，超前支承壓力大小和分布與厚煤層有較大差異，由于一次釆出厚度的激增，上覆巖層結(jié)構(gòu)的改變，頂煤變形、破碎過程與普通厚煤層截然不同；另外，采放比較小的厚煤層在綜放開采放煤過程中，頂煤很難形成結(jié)構(gòu)。而有關(guān)理論研究和實(shí)踐證明，特厚煤層放煤過程中形成的頂煤結(jié)構(gòu)對頂煤的順利放出有很大的影響。

內(nèi)容概要

　　以豫西目前開采的二1特厚煤層為原始條件，在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過不同頂煤厚度的對比相似模擬試驗(yàn)及理論分析，把特厚煤層頂煤的變形、破壞過程在工作面推進(jìn)方向上劃分為初始壓縮及塑性變形區(qū)、強(qiáng)烈壓縮及破壞區(qū)、頂煤短梁回轉(zhuǎn)及支架作用區(qū)，把工作面上方頂煤劃分為頂板破壞層、短梁結(jié)構(gòu)層和支架作用層。同時(shí)建立了特厚頂煤三層結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，并利用模擬統(tǒng)計(jì)的方法，對特厚頂煤破碎產(chǎn)生重要作用的綜放支架進(jìn)行了研究，并得出了支架各參數(shù)對頂煤破碎的影響規(guī)律。《綜放特厚頂煤破壞機(jī)理研究》適合從事礦業(yè)、安全科學(xué)與工程領(lǐng)域的工程技術(shù)人員及科研工作者閱讀，也可作為大專院校師生的教學(xué)參考書。

作者簡介

南華，男，1976年9月出生，博士。1998年本科畢業(yè)于焦作王學(xué)院采礦工程專業(yè)。采礦工程博士學(xué)位，現(xiàn)為河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事礦山安全高效開采的教學(xué)與研究工作。主持或參與國家自然科學(xué)基金、國家博士點(diǎn)基金等科研項(xiàng)目9項(xiàng)王慶華，高級工程師。參加工作后歷任大雁礦務(wù)局計(jì)劃處副處長兼主任王程師、大雁礦務(wù)局第三煤礦副礦長兼總工程師，現(xiàn)任內(nèi)蒙古呼倫貝爾市大雁礦業(yè)集團(tuán)發(fā)展計(jì)劃部部長。曾在各種雜志上發(fā)表論文多篇，并多次榮獲優(yōu)秀趙顯文，男，1954年l1月出生，教授級高級工程師。1973年8月參加王作，歷任通化礦務(wù)局機(jī)電總廠車間副主任、副廠長、廠長，通化礦務(wù)局銷售公司經(jīng)理、通化礦務(wù)局副局長、通化礦業(yè)集團(tuán)公司副經(jīng)理，現(xiàn)任通化礦業(yè)集團(tuán)公司董事長、總經(jīng)理。曾在各種雜志上發(fā)表論文多篇。

書籍目錄

緒論1.1 引言1.2 綜放開采研究現(xiàn)狀及存在的問題1.3 研究內(nèi)容及方法特厚煤層頂煤的實(shí)驗(yàn)室破碎特性研究2.1 研究對象的原始條件2.2 煤的實(shí)驗(yàn)室力學(xué)及破碎特性試驗(yàn)2.3 小結(jié)特厚頂煤破碎的數(shù)值試驗(yàn)研究3.1 RFPA20簡介3.2 數(shù)值模擬計(jì)算的參數(shù)選取3.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析3.4 小結(jié)特厚頂煤破碎、運(yùn)移的現(xiàn)場測試研究4.1 測試內(nèi)容、方法及裝置4.2 測試結(jié)果分析4.3 小結(jié)特厚頂煤破碎的對比相似模擬試驗(yàn)研究5.1 相似模擬試驗(yàn)研究目的5.2 相似模擬試驗(yàn)原始條件5.3 相似模擬試驗(yàn)設(shè)備5.4 相似模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)5.5 相似模擬試驗(yàn)結(jié)果分析5.6 相似模擬材料容量對強(qiáng)度的影響5.7 小結(jié)特厚頂煤破碎、運(yùn)移機(jī)理分析6.1 特厚頂煤破壞運(yùn)移規(guī)律的綜合分析6.2 頂板破壞層頂煤的損傷變形理論分析6.3 短粱結(jié)構(gòu)層頂煤的力學(xué)分析6.4 支架破壞層頂煤的破壞機(jī)理分析6.5 短粱結(jié)構(gòu)對頂煤放出過程的影響分析6.6 小結(jié)綜放支架對特厚頂煤破碎、運(yùn)移作用的模擬統(tǒng)計(jì)研究7.1 影響排序及最佳組合7.2 綜放支架初撐強(qiáng)度與頂煤采出率的關(guān)系7.3 綜放支架頂梁長度與頂煤采出率的關(guān)系7.4 綜放支架掩護(hù)粱角度與頂煤采出率的關(guān)系7.5 小結(jié)結(jié)論與展望8.1 主要結(jié)論8.2 展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.3.1 研究內(nèi)容（1）在現(xiàn)場采樣的基礎(chǔ)上，對所研究的頂煤試樣進(jìn)行常規(guī)單軸壓縮、常規(guī)三軸壓縮、三軸卸圍壓力學(xué)性質(zhì)及聲發(fā)射試驗(yàn)，全面掌握特厚煤層頂煤試樣在不同受力狀態(tài)下的變形和破壞特性。（2）現(xiàn)場測試綜放開采過程中超前支承壓力、頂煤的變形與位移，并實(shí)測生產(chǎn)期間的頂煤采出率。（3）利用相似模擬試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了不同厚度特厚煤層放頂煤開采時(shí)頂煤的受力、變形、破壞、運(yùn)移過程，根據(jù)不同分層頂煤的受力特點(diǎn)，建立了頂煤破壞的力學(xué)模型，并結(jié)合現(xiàn)場條件進(jìn)行了驗(yàn)證。（4）利用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，結(jié)合物理模擬試驗(yàn)結(jié)果，研究了綜放支架對特厚煤層頂煤破碎、運(yùn)移的影響，并定量計(jì)算出適合特厚煤層綜放開采的支架參數(shù)，從而保證了特厚煤層的頂煤采出率。1.3.2 研究方法以豫西目前開采的二1特厚煤層為原始條件，在煤的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)和現(xiàn)場頂煤壓力、位移測試的基礎(chǔ)上，利用相似模擬試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了不同厚度特厚煤層放頂煤開采過程中頂煤受力、變形、破壞、運(yùn)移過程，并利用特厚煤層頂煤破碎機(jī)理，通過對特厚煤層頂煤破碎的關(guān)鍵問題進(jìn)行深入研究，以實(shí)現(xiàn)特厚煤層的高采出率。

編輯推薦

《綜放特厚頂煤破壞機(jī)理研究》由煤炭工業(yè)出版社出版。

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