綜放特厚頂煤破壞機(jī)理研究

前言

我國(guó)厚煤層儲(chǔ)量極為豐富，約占已探明儲(chǔ)量的45％。歷年來(lái)，我國(guó)厚煤層開(kāi)采的煤量占總產(chǎn)量的40％－45％，這一現(xiàn)實(shí)使我國(guó)的綜放技術(shù)具有良好的應(yīng)用空間。綜放開(kāi)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(shì)在煤炭供應(yīng)緊張的形勢(shì)下更為突出。應(yīng)該說(shuō)，綜放開(kāi)采在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的特大優(yōu)勢(shì)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)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(kāi)采能否取得成功的關(guān)鍵。特厚煤層放頂煤開(kāi)采頂煤受力、變形、破壞、運(yùn)移過(guò)程有其特殊性。首先，頂煤的破壞受力不同，針對(duì)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(duì)于特厚煤層，隨著煤層厚度的增加，頂煤下部受到來(lái)自于超前支承壓力的破壞作用越來(lái)越小，且支架對(duì)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(guò)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(kāi)采放煤過(guò)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(guò)程中形成的頂煤結(jié)構(gòu)對(duì)頂煤的順利放出有很大的影響。

內(nèi)容概要

　　以豫西目前開(kāi)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(guò)不同頂煤厚度的對(duì)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(guò)程在工作面推進(jìn)方向上劃分為初始?jí)嚎s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(duì)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(duì)頂煤破碎的影響規(guī)律?！毒C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(shū)。

作者簡(jiǎn)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(kāi)采的教學(xué)與研究工作。主持或參與國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家博士點(diǎn)基金等科研項(xiàng)目9項(xiàng)王慶華，高級(jí)工程師。參加工作后歷任大雁礦務(wù)局計(jì)劃處副處長(zhǎng)兼主任王程師、大雁礦務(wù)局第三煤礦副礦長(zhǎng)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(zhǎng)。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(jí)高級(jí)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(zhǎng)、廠長(zhǎng)，通化礦務(wù)局銷售公司經(jīng)理、通化礦務(wù)局副局長(zhǎng)、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(zhǎng)、總經(jīng)理。曾在各種雜志上發(fā)表論文多篇。

書(shū)籍目錄

緒論1.1 引言1.2 綜放開(kāi)采研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題1.3 研究?jī)?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(duì)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(jiǎn)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(chǎng)測(cè)試研究4.1 測(cè)試內(nèi)容、方法及裝置4.2 測(cè)試結(jié)果分析4.3 小結(jié)特厚頂煤破碎的對(duì)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(duì)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(duì)頂煤放出過(guò)程的影響分析6.6 小結(jié)綜放支架對(duì)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(zhǎng)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?jī)?nèi)容（1）在現(xiàn)場(chǎng)采樣的基礎(chǔ)上，對(duì)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(chǎng)測(cè)試綜放開(kāi)采過(guò)程中超前支承壓力、頂煤的變形與位移，并實(shí)測(cè)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(kāi)采時(shí)頂煤的受力、變形、破壞、運(yùn)移過(guò)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(chǎng)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(duì)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(kāi)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(kāi)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(chǎng)頂煤壓力、位移測(cè)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(kāi)采過(guò)程中頂煤受力、變形、破壞、運(yùn)移過(guò)程，并利用特厚煤層頂煤破碎機(jī)理，通過(guò)對(duì)特厚煤層頂煤破碎的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行深入研究，以實(shí)現(xiàn)特厚煤層的高采出率。

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《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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