放煤步距对厚煤层顶煤冒放规律的影响

L 科技创新与应用l 2013年第21期工业技术放煤步距对厚煤层顶煤冒放规律的影响崔满堂高林生郭红军张超(中国矿业大学,江苏徐州211161)摘要:为了确定放煤步距对顶煤冒放规律的影响,我们通过实地测量的数据,基于理论分析与数值模拟计算方法",研究了不同的放煤步距对顶煤放出率、含矸率等造成的影响,合理的放煤步距应使顶煤放出率最高,含矸率最低。研究结果表明:放煤步距的大小对顶煤冒放性有很大的影响:若放煤步距太大,在采空区侧将留有较大的三角煤,放不出来;若放煤步距太小,则后方矸石易混入窗口,影响煤质,造成上部顶煤的丢失关键词:放煤步距;厚煤层;放出率;顶煤厚度引言采一-放7次(进7刀),两采- -放6次(进12刀),三采- -放6次我国大倾角厚煤层储量丰富、分布广。大倾角厚煤层开采目前(进 18刀)。支撑顶煤钢板的宽度等于采煤机的- -次进刀截深,- -采的发展水平远低于缓倾斜煤层,存在着一- 系列没有解决的基本技术-放时,每次抽出一.块钢板放煤;两采一放和三采--放,重复移架，难题，对大倾角综放开采时顶煤运移及放出规律更是缺乏系统全面隔开采煤和放煤部分的钢板宽度正好等于采煤机的截深.使模拟的的认识，对许多影响顶煤冒放规律的因素也缺乏足够的了解。放煤过程与现场实际的动态过程基本相似，顶煤放不出或产生拱为此,本文基于担水沟煤矿9101工作面生产技术条件,通过科时,抽动尾梁上的插板从而顶煤放出。称取放出的项煤和矸石质量，学实验和实测分析来了解放煤步距对顶煤冒放规律的影响。来计算放出率和含矸率。画出顶煤在放煤后、移架后放煤前两个过1工作面地质及生产条件程中煤矸分界线,掌握不同放煤步距下煤矸流动场的形态。9101综放工作面位于井田中部，工作面由东向西布置,总体呈3.2结论单斜构造，煤层在本工作面范围内由东向西变厚，其平均厚度放煤步距不同时,放煤口上方顶煤量、煤矸分界线及顶煤不同15.7m,煤层倾角25~42°,平均370,煤层结构比较复杂,全区基本都层位分界线的斜率均不同,导致放煤时煤与矸石的运移、放出规律含有夹矸,在0~6层,夹矸岩性以炭质泥岩、泥岩为主。煤层顶板主和混矸程度 都有变化。模型中不同放煤步距下顶煤放出率和含矸率要为为中砂岩、泥岩,局部为砂质泥岩;底板主要为泥岩、砂岩。试验结果见表2。2煤步距与顶煤冒放性关系表2不同放煤步距下的放煤效果对比确定放煤步距的原则是:应使放出范围内的顶煤能够充分破碎放煤步距一采一放两采一放|三采一放和松散,并做到提高采出率,降低含矸率。确定放煤步距时,首先应(0.8m)(1. 6m)(2. 4m)保证放煤口.上方能够充满已松散的顶煤。顶煤在支架的反复支撑扰顶煤放出率(%)71. 6485. 0679. 07动和超前支承压力的作用下,到达放煤口时，已变成了破碎松散的块体，破碎顶煤块体的粒径大小与上覆岩层运动和煤体本身的力学含矸率(%)9. 353. 213. 35性质有关凹。同样,顶煤上方的直接顶在支承压力和基本顶的回转变形压力作用下，当运移至放煤口上方位置时.也已变为松散的块体，通过本实验得出的数据可知，在顶煤完全破碎的前提下放煤，若放煤步距太大，则上部的矸石首先到达放煤口，在采空区侧将留两采一 -放的顶煤放出率最高,高出一采一-放 13.42%,高出三采一放有较大的三角煤,放不出来;若放煤步距太小，则后方研石易混入窗5.99% ;同时两采一放的含矸率最低， 低于一-采一 放 6.14% ,低于三口,影响煤质.并容易误认为煤已放尽,停止放煤,造成上部顶煤的采- 放 0.14%,见表2。故担水沟煤矿9101工作面实施综放开采时丢失。放煤过程中不能保证既不混矸又不丢煤,合理的放煤步距只放煤步距应采用两采- -放。是把煤炭采出率和混矸率控制在一定范围之内。4总结3实验与结论4.1放煤步距的大小与煤矸的块度大小、质量、运动阻力、运动在实验室铺设相似的散体实验模型来模拟放顶煤开采,测出模3.1 实验方向、混矸程度、到放煤口的距离等有关型情况下放煤工艺的一-些数据,经相似比换算到现场实际,分析不4.2放煤步距的大小对顶煤放出率、含矸率影响较大。4.3 通过实验得出:( 1)顶煤的压裂破碎块度按照顶煤厚度层位同放煤步距下的放出率和含矸率,得出最佳的放煤步距。上中下分,块度由小到大依次是，下位顶煤、中位顶煤、上位顶煤。实验室铺设的模型尺寸为2500mmx200mmx1500mm,散体实验(2)由于- -采- -放的煤矸流分界线很陡,则煤矸流动速快,因此放煤几何相似比为:C1=10/150=1:15。口.上方的矸石很容易流动到放煤口,导致混矸现象严重。(3)当矸石按照相似比计算下来,散体模型每个层位顶煤厚度和块度见表块度 小于顶煤块度时,矸石流动速度大于顶煤流动速度,且下滑的矸石容易混人到顶煤中,从而含矸率增加,增大放煤步距可以控制表1铺设模型的参数含矸情况;相反当矸石块度大于顶煤块度时,放煤过程不易煤厚度顶煤块度/m 直接项厚度 直接顶块度基本项厚度基 本顶块度混矸,则可适当减小放煤步距。(4)在每个放煤步距中,顶煤经过两次有规律的流动。第一次是移架后顶煤较大幅度的垮落,第二二次是顶煤流动是随放煤口顶煤的放出而运移。0.78 8.312.16.60.0.26633. 83参考文献. [1]谢广祥,黄金桥.顶煤放出规律计算机可视化仿真[].煤炭学报,散体实验中,下位顶煤、中位顶煤选用不同粒径的灰色石子,上2002,27(3):264~267.位顶煤选用红色石子，上、中、下层位顶煤之间铺-一层薄的红色标志[2]徐 永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1991:129~层石子,下位直接顶、上位直接顶、基本顶选用不同粒径的不同颜色134.石子,如图1所示。中国煤化工MHCNMH G图1实验模型图- 106-