一、Research on New Method of Full-Seam Mining for Gently Inclined Thick Coal Seams(论文文献综述)
宋选民,朱德福,王仲伦,霍昱名,刘一扬,刘国方,曹健洁,李昊城[1](2021)在《我国煤矿综放开采40年:理论与技术装备研究进展》文中认为综采放顶煤开采技术作为我国开采厚及特厚煤层的主要方法之一,其引入我国近40年来,放顶煤开采理论与技术实践在我国均取得了长足发展与进步。系统回顾与总结了我国在放顶煤技术领域所取得的标志性成就,结合综放工作面技术特征、理论演化逻辑与资源开采新理念,将其发展历程分为初期试验、发展成熟以及智能化无人开采3个阶段。主要针对综放采场支架与围岩关系以及顶板(煤)结构与稳定性、顶煤破碎运移放出规律、以及综放"三机"装备的进展4个方面核心内容,对我国综放技术的发展进行了总结;围绕综放采场支架与围岩关系以及顶板(煤)结构与稳定性问题,依据机采高度的变化描绘了我国学者关于该问题研究的基本历程;从顶煤破碎机理、综放采场顶煤冒放性分类评价以及顶煤放出规律理论3个方面,阐述了我国关于顶煤破碎运移放出规律的发展道路;放顶煤开采工艺研究方面,则从常规的综放工艺、特殊地质条件下综放工艺以及综放工序的时空配合关系展开,再现了我国学者的研究路线;同时简要阐述了综放"三机"装备的发展进程与最新成果。明晰了我国放顶煤技术的发展脉络与研究思路,分析并探讨了现阶段放顶煤开采理论与技术发展前沿的相关难题,为我国综采放顶煤技术的进一步发展提供了研究基础与思维启迪。
田双奇[2](2020)在《大倾角煤层长壁伪俯斜采场顶板运移规律》文中研究指明大倾角煤层是国内外采矿界公认的难采煤层。近年来,大倾角煤层开采在理论研究、技术应用与装备研制方面均取得了长足进步,但开采实践表明,该类煤层开采仍存在支架受载不均衡且易发生倾倒下滑、煤壁片帮与飞矸频发等问题,伪俯斜综采方法可有效解决上述难题,因此,深入研究大倾角长壁伪俯斜布置下采场围岩变形及破坏运移规律,可为大倾角煤层长壁伪俯斜采场岩层控制提供理论支持。以绿水洞煤矿大倾角伪俯斜长壁综采工作面为工程背景,采用大比例三维物理相似模拟实验、数值模拟以及现场矿压观测综合手段,分析了大倾角伪俯斜采场空间顶板变形、破断、运移及充填特征,研究了非均衡充填作用下的伪俯斜采场基本顶力学响应特征。研究结果表明:大倾角煤层伪俯斜工作面直接顶的破断具有明显的分区特征和时序性特征。较真倾斜工作面,工作面垮落顶板的运移空间减小,矸石充填范围增加,在采空区下部形成了“充填矸石有效支撑区域(约工作面长度的2/5)”;基本顶初次破断与周期性破断主要发生在倾斜中部和上部区域,破断裂隙沿倾向延伸;在充填矸石的支撑作用下,基本顶下部破坏滞后于中部和上部,其破断裂隙沿走向延伸,破坏范围与程度小于中部和上部;正常回采阶段,工作面下端头区域顶板的破坏滞后于上端头区域顶板。伪俯斜采场基本顶在垮落顶板的非均衡充填作用下,应力分布与变形具有明显的区域性差异,基本顶中部和上部应力释放和变形程度以及倾斜下部应力集中程度均小于真斜采场基本顶,导致伪俯斜采场基本顶的空间破坏范围小于真斜采场的基本顶;此外,伪俯斜工作面前方基本顶倾斜中部集中应力大于真斜工作面,倾斜上部和下部均小于真斜工作面。随着伪斜角变大,伪俯斜采场基本顶的运移活跃程度和空间破坏范围小于真斜采场。伪俯斜工作面的矿压显现特征与一般的真斜采场类似,但伪俯斜工作面的“支架-围岩”作用关系更加复杂,尤其是采空区冒落顶板滚滑过程中对支架的冲击作用,是影响“R(顶板)-S(支架)-F(底板)”系统稳定性的重要因素。因此,将伪俯斜工作面的“支架-围岩”作用关系沿垂直岩层方向、倾斜方向、走向方向划分为“R-S-F”作用、“矸石-支架与支架”作用、“矸石-支架-煤壁”作用,与真倾斜工作面相比,后两种系统的稳定性控制对于伪俯斜采场岩层控制的要求更高。现场工程实践表明,在论文研究结论的指导下,采用了工作面分区域顶板控制、提高支护强度、严格控制伪斜角等措施,有效解决了伪俯斜工作面岩层控制系列难题,保障了工作面安全,取得了显着的经济社会效益。
杜龙飞[3](2020)在《塔山煤矿特厚煤层综放开采群组放煤工艺研究》文中研究说明本文针对大同矿区塔山煤矿20m特厚煤层(3-5#煤)采用放顶煤开采过程中,存在的采放不协调、放煤口上方煤流易成拱、顶煤放出率低、放煤效率低、丢煤现象严重等问题,并结合新形势下智能开采对放顶煤开采的冲击作用,使得放煤支架尾梁自动化、智能化控制成为可能,同时也为放煤工艺革新提供了新的契机。因此本文提出了“群组放煤”方式,即,沿工作面倾向方向,将n(n≥2)个相邻的放煤支架作为一组,在组内各支架协调联动作用下,有序打开放煤口并以一定角速度摆动尾梁,使煤矸分界面在放煤过程中始终有序缓慢沉降,以用于提高顶煤放出率、放煤效率和降低含矸率的放煤方法。围绕“群组放煤”方式,本文在地质和采放工艺实测数据分析的基础上,采用理论分析和数值计算相结合的方法,对群组放煤方式在塔山煤矿适用的可行性进行了分析;研究了群组放煤方式下不同放煤方式、放煤支架组合数、顶煤运移及煤矸分界面特征对顶煤放出率及放煤效率的影响;统计分析了单架放煤和群组放煤条件下顶煤放出效果;根据塔山煤矿实际生产情况,在8222工作面展开了工业性试验,确定了适用于塔山煤矿的合理群组放煤方式,试验结果与理论分析和数值模拟结果基本吻合,同时也为同煤集团类似地质条件下特厚煤层开采提供理论和技术支撑。主要研究结果是:(1)分析群组放煤方式在塔山煤矿应用的可行性,针对影响顶煤冒放性的几个因素,着重使用节理裂隙分布分形维数从量化角度分析了顶煤节理裂隙发育程度对顶煤冒放性的影响,得出塔山煤矿适宜采用群组放煤方式进行放煤作业。(2)根据松散介质颗粒流动基本假设和煤矸颗粒运动公式,建立群组放煤方式的顶煤放出数学模型,并得出顶煤放出体数学表达式;揭示放顶煤开采群组放煤方式下放出体发育过程,通过空间坐标关系和拟合方法,推导出不同支架组合数放煤条件下顶煤放出体方程;放煤过程中,煤矸颗粒沿着最小阻力路径以近似直线的轨迹向放煤口移动,煤矸分界面近似为倒置的正态分布曲线。(3)单架放煤方式下,放煤口尺寸较小,放煤过程中易在放煤支架后上方形成阻碍顶煤放出的“放煤拱”,顶煤放出率不超过77%,放煤效率极低;顶煤越厚,受“放煤拱”影响程度越大,呈不规则块状分布的采空区遗煤量越多。(4)多架同时放煤增加了放煤口尺寸,顶煤松动范围扩大,煤矸颗粒间相互挤压作用力减小,冒放速度加快,难以形成稳定的“放煤拱”结构;同时放煤架数越多、顶煤越厚,煤矸分界面迹线越长,煤矸交互影响范围越大,易出现“局部凹陷”现象,采空区遗煤增加;顶煤放出率处于72.8%~83.4%,有一半能达到80%以上,放煤效率提高了2~9倍。(5)等量差动放煤使放煤口有序错动打开,放煤过程中待放顶煤体提前分级松动,且不会出现“放煤拱”结构;等量差动放煤“量”值越小,煤矸分界面越平缓,待放顶煤均匀沉降,煤矸互层厚度越小,采空区遗煤量也最少,放煤效果最好;顶煤放出率处于77.6%~96.2%,有六成能达到90%以上,放煤效率提升了2~7倍。(6)针对塔山煤矿20m特厚煤层开采实际,采用两架和三架同时放煤方式在8222工作面开展工业试验,使得该工作面顶煤放出量、顶煤放出率、放煤效率均得到很大提高,既攻克了矿方的生产难题,也为相同地质条件的综放矿井提供了群组放煤理论技术支撑,同时为放顶煤开采智能化的实现奠定了基础。
张兹钰[4](2019)在《开采沉陷FDM模拟四面体网格几何自适应方法研究及应用》文中进行了进一步梳理我国煤层形式种类多样,其中缓倾斜煤层较为常见。目前放顶煤开采方法多用于缓倾斜煤层,使用这种开采方法开采埋深浅、厚度大的煤层时,会引起上覆岩层破坏、地表移动变形明显。随着开采工作面的前进,上覆岩体将会发生大变形、大位移的运动。为了保证地面建筑稳定性、居民正常生活,必须充分了解地表形态的变化规律。本文针对有限差分方法在模拟开采沉陷中出现的网格畸变问题,提出了四面体网格几何自适应方法,并将其应用于缓倾斜煤层开采的工程实例。本文的主要研究成果如下:(1)总结了缓倾斜煤层开采诱发地表沉降特征及其FDM模拟方法,分析模拟方法中存在的主要问题。(2)提出开采沉陷FDM四面体网格自适应方法。有限差分方法在计算过程中,如果节点产生了大位移,就会出现畸变单元,计算精度下降,甚至数值计算会强制停止。通过开发FDM网格自适应处理的相关算法,搜索畸变单元并确定畸变区域,重新生成区域内的四面体,提高四面体单元质量,进而满足数值计算的要求。几何模型重新生成后,根据重划分前节点、单元的位置关系,插值新节点、新单元的物理场量,实现物理场量的无差别转移。(3)以山西平朔安家岭井工1矿4106工作面开采为例,进行了FDM网格几何自适应方法应用。根据研究范围内的地形图、钻孔数据及地质资料,建立三维地质模型,导入有限差分软件FLAC3D5.0中,预测煤层开采过程中的地表变形。在开采过程中搜索畸变单元,并停止数值计算,对畸变区域进行网格自适应重划分处理后恢复计算,模拟在开采过程中的上覆岩层变形运动过程,进而分析地表变形情况,实现了网格自适应方法在FDM中的应用。
王震[5](2019)在《大倾角非线性综采面回采工艺复杂性研究》文中提出受地壳运动的剧烈作用,原始沉积的水平或近水平煤层隆起或凹陷或断裂后升降旋转而形成大倾角煤层(多数人倾向于35°-55°),煤层底板多呈凹凸起伏的向背斜,导致大倾角综采面割煤较直线综采面割煤复杂性剧增。采煤机从直线综采面割煤转为大倾角凹凸型非线性综采面割煤,出现自行留顶切底/切顶留底现象,随着留顶切底/切顶留底量的累积,综采面凹凸圆弧段曲率逐渐增大,导致支架稳定性控制劣化,刮板输送机悬空,甚至支架倾倒,溜槽连接件折断,工作面生产停顿。有必要研究大倾角凹凸型(或向背斜)非线性综采面割煤工艺,以确保工作面合理曲率,维持工作面正常生产。同时,对非大倾角煤层底板起伏综采工作面割煤工艺优化也有借鉴意义。在实际生产中,大倾角非线性综采面浮煤量大,切底或留底量难以准确测得。本研究采用计算机动态仿真方法,依据采煤机和刮板输送机主要结构参数和工作面倾角建立仿真模型,按比例绘制大倾角凹凸非线性综采面割煤多帧静态图后,导入Flash可直观演示非线性割煤的完整过程,且可获得较精确的切底或留底迹线和量值。该仿真方法克服了切底或留底量建立数学模型的困难和误差较大以及不能直观动态演示的缺点。本文基于大倾角煤层开采实例,分析了非线性综采面割煤工艺复杂性的基本特征,基于仿真结果总结了非线性综采面割煤规律,揭示了非线性综采面割煤对支架、刮板输送机的影响,并以系统复杂性的观点论述了割煤、移架、推溜三者间的关联复杂性及其反馈、协同等相互作用机制。主要研究结果如下:(1)论述了大倾角非线性综采面割煤的固有特殊性,以系统复杂性的观点描述了大倾角非线性综采面割煤复杂性的基本特征,在此基础上建立了大倾角非线性综采面量化仿真模型,对非线性综采面割煤进行了量化仿真,为指导现场适应底板起伏或凹凸圆弧段综采面的割煤工艺优化提供了依据。(2)针对较精确的大倾角非线性综采面切底或留底量进行了分析,揭示了大倾角非线性综采面采煤机留顶切底/切顶留底规律;同时分析了影响大倾角非线性综采面切底或留底量的主要因素,并对割煤复杂性进行了量化。(3)基于量化仿真结果及割煤后支架、刮板输送机状态,分析了大倾角非线性综采面割煤对支架、刮板输送机的影响,阐述了割煤、移架、推溜间的关联复杂性。(4)提出了优化割煤、稳定支架、降低刮板输送机故障的技术方案,并应用于现场试验以保障大倾角非线性综采面的持续正常推进。
刘孔智[6](2017)在《大倾角大采高长壁综采工作面煤壁稳定性研究与应用》文中指出伴随着煤层倾角和采高的增大,大倾角厚煤层长壁大采高工作面矿山压力显现剧烈,易诱发煤壁片帮、端面冒顶等现象,使得煤壁稳定性控制困难,制约了该类煤层安全高效开采。因此,研究大倾角煤层长壁大采高工作面煤壁稳定性控制对丰富复杂埋藏条件煤层开采理论、拓展岩层控制研究和指导现场工程实践均具有重要意义。本文综合应用现场实测、物理相似材料模拟实验、数值计算分析、理论分析等方法。对大倾角煤层长壁大采高工作面覆岩运移与应力分布特征、煤壁稳定性特征、煤壁片帮影响因素及机理等问题进行了系统研究,结果表明:大倾角煤层长壁大采高工作面沿走向具有初次来压和周期来压现象,基本顶初次来压步距43m,周期来压步距平均13m,来压期间支架受载不均衡,后柱受载大于前柱;沿倾向,工作面来压具有“先上部、次中部、再下部”的时序性特征,支架受载具有明显的非均衡分区特征。中部区域支架工作阻力最大,上部、下部区域支架工作阻力分别约为中区域的95%、75%,但上部单个支架或单次工作阻力较大,有可能超过中部区域,中上部区域支架前柱载荷大于后柱载荷,前、后柱受载状态多变且幅度较大,“顶板-煤壁-支架-底板(Roof-Waste-Surpport-Floor)”系统构成元素缺失或形成“伪系统”,稳定性较差。大倾角煤层长壁大采高工作面顶、底板形成应力释放区,上、下端头形成应力集中区,受煤层倾角影响,沿工作面倾向应力分布呈现出明显的非对称特征,下部区域煤壁垂直应力高于中上部区域。煤壁垂直位移量远大于水平位移量,沿工作面倾向自下至上,煤壁垂直位移和水平位移呈线性增加趋势。煤壁稳定性受采高、煤层倾角影响显着,采高增大,工作面煤壁垂直应力不断向深部转移,超前支承压力峰值增大,峰值距煤壁距离增大,煤壁垂直位移量不断减小,水平位移增加,煤壁片帮的几率增加。煤层倾角增大,煤壁集中应力值和影响范围逐渐减小,其减小幅度较小,煤壁易整体向工作面倾斜下方滑移,形成大范围煤壁片帮。大倾角煤层长壁大采高工作面煤壁片帮具有频次高、范围大、分区域、蔓延性和滑冒等特征;工作面煤壁片帮除受煤体自身强度、瓦斯超限、瓦斯抽采等因素影响外,主要还受工作面煤层倾角、采高变化、支架工况、周期来压、回采工艺、仰伪斜角、工作面推进速度和采场顶板坚硬程度等因素的影响。通常条件下,工作面煤层倾角、采高、仰伪斜角越大,推进速度越小,工作面煤壁发生片帮的可能性、影响范围和强度就越大,煤壁片帮发生频次也越高。煤壁支承压力的非对称性导致煤壁变形和内力的非对称性,工作面中上部区域(约0.66工作面斜长处)煤壁(岩梁)变形最大;煤层倾角增大煤壁变形和内力减小;工作面长度增加,煤壁变形增大、内力减小。煤壁铅直方向上变形和内力分布呈现非对称特征,其变形量最大区域在煤壁的中上部区域(0.6倍采高),该区域煤壁所受拉应力较大,是煤壁失稳的高发区域。基于新疆焦煤集团2130煤矿25221大倾角大采高工作面煤壁片帮控制工程实践,成功实施了“严控工作面“R-W-S-F”系统稳定、坚硬顶板超前松动预爆破弱化、工作面煤壁超前预加固、小仰伪斜角度工作面布置、全时动态工作面矿压监测”的煤壁片帮综合防控技术,有效地解决了大倾角大采高条件下工作面煤层片帮、顶板漏冒问题,保障了工作面安全高效生产,社会与技术经济效益良好。
姚琦[7](2017)在《急倾斜煤层综采走向分段充填及其岩层控制研究》文中认为煤矿充填或部分充填是减小煤矿开采损害最有效的技术手段,针对急倾斜煤层全部充填法充填成本高、工效低等问题,提出急倾斜煤层走向分段充填开采方法,以期减少充填量的同时能够确保顶板稳定,有效控制地表下沉。根据急倾斜煤层综采走向分段充填的布置特征,利用理论分析、力学试验及相似模拟实验、计算机数值模拟分析和典型的急倾斜煤层走向分段充填开采方案设计及现场实践,得到了如下主要研究成果:(1)提出了急倾斜煤层走向分段充填采煤方法,为在急倾斜煤层开采时有效控制岩层移动提供了一种安全、高效的新途径。同时,根据急倾斜煤层工作面回采巷道布置特点,提出了两种沿空留巷方法。(2)自行研制了卧式多角度矿山开采平面相似模拟实验平台,解决了急倾斜煤层开采相似模拟实验过程中填充模型难度大、不安全等问题,研制的实验平台适合进行任何倾角煤层开采的平面应力或平面应变模型的模拟实验。(3)以“砂石+石膏+水泥”三种原料进行了相似材料配比实验:试件的平均抗压强度随着砂石质量比增大而减小,加入适量的水泥会增大试件抗压强度。以这三种原料配制的试件的抗压强度可控制在0.110MPa之间,适用于相似比为1:201:200的相似实验岩层相似材料配制。(4)对急倾斜煤层分段充填开采的顶板变形破坏机理及岩层移动规律进行了研究,理论推导了急倾斜倾向顶板岩梁的挠曲方程,分析揭示了无论是在充填区域还是未充填区域,最大挠度均出现在工作面的中上部位置,未充填区域,顶板最大挠度位于工作面的0.62L,而在充填区域顶板最大挠度位于0.89L处。基本顶在充填体柱支撑作用下,充填区域倾斜顶板岩梁的最大挠度位置较未充填区域向工作面上部转移1/3左右。(5)通过相似材料模型实验结果分析,工作面沿走向推进后,充填区域的倾斜岩梁在胶结充填体的支撑作用下,顶板下沉较小,顶板岩层仅出现了弯曲下沉。而未充填区域的顶板则变形较大,直接顶出现垮落现象,垮落矸石充填采空区下部,对下部的顶底板起到支撑约束作用。(6)对于分段充填的未充填区域来说,倾向岩梁上部为直接拉伸断裂,层间岩层为梁式断裂,且断裂线位置位于工作面的中上部,下部为层间裂开形式,顶板呈现了“F”型断裂形态,形成了由下部裂隙发育支撑区、顶板弯曲下沉自承区和上端部支撑区三个部分构成的二次平衡的承载结构。(7)充填柱体的支撑反力和顶板最大弯矩随着充填柱体的跨距增大而增大,而工作面支架支撑力对顶板最大弯矩和充填柱体支撑反力影响较小。充填柱体的作用反力(强度)越大,充填柱体中心的受力就越大,且能减小顶板的最大弯矩值。(8)充填柱体材料在单轴压缩条件下,试件出现了弹性变形阶段、裂隙出现阶段、裂隙增加阶段、裂隙压密阶段和裂隙滑动阶段。试件经历前两个阶段后,出现第一次峰值,随后经历裂隙增加阶段、裂隙压密阶段达到第二次峰值后,最终呈现“X”形态的剪切破坏。充填柱体中部未破坏区域随着胶结材料比重增加而增大。(9)推导了急倾斜工作面底板的挠度方程,利用方程分析了底板的最大挠度位于中部偏上部(0.62L)处有最大值;通过数值模拟得到了底板的最大的主应力卸压区出现在工作面的中上部,主应力的卸压区大小随着工作面的推进而变大;底板的最大的σyz剪切力出现在工作面的中上部;从水平位移变化和垂直位移变化看出,急倾斜的底板最有可能从工作面的中部开始产生滑移破坏,而后上部随之滑移。(10)针对了湘永煤矿2463工作面基本条件进行了分段充填方案设计,确定了24采区上覆岩层主关键岩层为厚度105.6m硅质灰岩层,亚关键岩层为开采煤层向上第三层的55.6m厚中砂岩层;走向分段充填的长充填柱体尺寸为40.0m,中心距为114.0m,短充填柱体宽度为12.0m,中心跨距为26.0m,可控制上覆亚关键岩层的变形破断,从而有效控制关键岩层移动变形及地表下沉量;对关键岩层底部的离层区进行注浆充填,在注浆区下部岩层形成载荷承载区,对主关键岩起支撑作用,有效控制地表沉降。
卢俭[8](2018)在《急倾斜厚煤层水平分层大段高顶煤弱化技术研究》文中认为针对新疆乌鲁木齐矿区急倾斜厚煤层,本文进行了急倾斜水平分层大段高厚煤层综放开采顶煤弱化技术的研究,主要研究内容如下:通过不同的技术手段探究煤体的孔隙率、渗透系数以及含水率对煤体力学性质的改变,以及对水力致裂参数和软化效果的影响。考虑材料的非均匀性来模拟破碎顶煤的非线性,通过单元的弱化来模拟顶煤变形、破坏的非连续行为,研究综放采场矿压显现规律,分析了水平分层大段高厚煤层采场围岩移动破坏规律,研究了急倾斜采场上覆岩层不对称拱结构的影响作用。通过注水预裂条件下顶煤破坏裂隙扩展的物理相似模拟和理论分析,确定了水压钻孔裂缝轴向扩展时裂缝宽度和径向扩展半径。提出顶煤超前钻注爆一体化预裂方法;采用理论分析、实施方案设计和现场工业试验,验证钻注爆一体化超前预裂顶煤钻孔爆破裂隙的导向作用和高压注水裂缝扩展规律。确定了碱沟煤矿综采放顶煤钻注爆一体化顶煤弱化安全高效生产系统,促进了急倾斜煤层顶煤弱化技术的发展。
双海清[9](2017)在《缓倾斜煤层采动卸压瓦斯储运优势通道演化机理及应用》文中研究说明煤炭作为我国现阶段的主要能源,为国民经济快速发展做出了重要贡献。我国煤层瓦斯赋存具有典型的“三高三低”特征,在瓦斯治理的过程中经常造成生产事故。本文针对典型低透气性缓倾斜煤层卸压瓦斯治理难题,采用工程资料收集、理论分析、软件研发、数值模拟以及现场工业性试验相结合的手段,系统分析了缓倾斜煤层采动裂隙时空演化规律及采动卸压瓦斯富集区储运规律,对低透气性缓倾斜煤层卸压瓦斯抽采有着重要的参考价值。论文主要研究工作如下:(1)室实验分析了岩石物质组成成份、细观结构和微观结构,掌握了岩石损伤分布特征;采用单轴抗压、抗拉、抗剪实验分析含初始损伤岩石破坏特征,明晰了时间效应对岩石强度的影响,构建时间对岩石损伤演化影响的本构模型,得出了初始损伤与加载速率耦合效应对岩石破坏影响机理。同时,采用岩石裂纹断裂韧性分析不同加载方式下裂隙演化特征,揭示了覆岩采动裂隙张开和闭合演化机理。(2)基于实践工作面开采技术条件,搭建走向和倾向二维物理模拟实验台,提出了 AW-SNcut的图像识别方法来定量分析实验过程中覆岩采动裂隙演化规律。同时采用数值模拟,定量分析了开采速度和煤层倾角对覆岩采动张开裂隙和闭合裂隙分布特征及演化规律影响。(3)深入分析了缓倾斜工作面3个不同区域直接顶和基本顶破断机理,明确了缓倾斜煤层覆岩“O-X”破断过程中时序性,掌握了缓倾斜煤层采空区充填特征,并分析了覆岩采动裂隙类椭抛带形态特征,建立相应的数学模型,重点分析了关键因素对形态分布特征的影响。在工程实践中,综合采用钻孔窥视仪、微震监测和钻孔抽采浓度分析方法,形成“点+线+面+体”综合一体化监测手段,分析覆岩采动裂隙时空演化规律。(4)基于缓倾斜煤层覆岩采动裂隙时空演化规律,分析了缓倾斜工作面卸压瓦斯来源特征,得出采动过程中卸压瓦斯富集区的运移特征,提出了煤层卸压瓦斯优势通道概念,为缓倾斜煤层工作面卸压瓦斯抽采提供了理论依据。(5)基于超前工作面高位钻孔抽采卸压瓦斯中存在的问题,重点分析了高位钻孔稳定性和抽采卸压瓦斯效果的平衡点。结合高位钻孔和高抽巷抽采卸压瓦斯方法的优点,提出了外错高位巷抽采方法,为卸压瓦斯治理提供了一种高效的抽采方法。研究掌握了缓倾斜煤层覆岩采动裂隙时空演化机理,建立了覆岩采动裂隙分布的类椭抛带数学模型,揭示了卸压瓦斯优势通道的演化机理,进一步提出了合理的卸压瓦斯抽采方法,以上研究成果在典型矿井得到了成功应用,为实现缓倾斜煤层煤与瓦斯共采提供了一定的理论基础。
张锦旺[10](2017)在《综放开采散体顶煤三维放出规律模拟研究》文中指出散体顶煤放出规律作为综放开采基础研究中的重要问题之一,其本质是非理想松散介质的流动问题,在理论上给出严格的数学表达或者力学求解难度很大,故本文主要采用相似模拟试验与数值模拟计算的手段,对综放开采散体顶煤的放出规律进行深入研究。首先,通过三维相似模拟试验和三维离散元数值计算,对综放开采中支架的存在对顶煤放出体形态的影响进行了深入分析;其次,研究了复杂条件下,工作面倾角和仰/俯采角对顶煤放出规律的影响;最后基于BBR体系进行了提高顶煤采出率的工艺研究。研究结果具体如下:(1)将综放开采顶煤放出的煤岩分界面(Boundary)、顶煤放出体(Body)、顶煤采出率与含矸率(Ratio)统一进行研究,建立顶煤放出规律的BBR研究体系,详细研究了相互之间的影响与制约关系,有助于更深层次地探索综放开采散体顶煤三维放出规律。基于BBR体系研究了放煤过程中煤岩分界面形态以及支架和移架对其影响,提出了煤岩分界面演化的简化抛物线模型。放出体可以分为发育不完整、基本成熟和成熟三个发育阶段;支架掩护梁影响会使放出体前部发育较快,始终超出椭球体范围,放出体是一被支架掩护梁所切割的非椭球体,称其为切割变异椭球体。切割变异椭球体主要有“斜切成面”、“差异流动”、“超前发育”三个特征,这三个特征分别是由于支架自身几何属性、松散介质流动局部化、散煤内外摩擦角差异引起的。(2)放煤起始煤岩分界面是放煤的边界条件,放出体在煤岩分界内发育,会放出纯顶煤,一旦与煤岩分界面相交,就会有岩石混入,混入的岩石首先出现在放出体靠近采空区一侧的中部,然后向上下方向发展,其中以向上方向发展为主。为了提高顶煤采出率,应尽可能地扩大放出体与煤岩分界面的相切范围,由于放出体形态不易控制,提出了通过放煤工艺与参数调整,进而控制煤岩分界面形态来提高顶煤采出率的思路。放煤过程中待放顶煤区域始终处于采空区岩石与支架顶梁形成的拱形挤压强力链下部,处于相对卸压区,且在放煤口附近顶煤易成拱,所以放煤过程中,要控制好支架位态,同时支架尾梁要适当摆动以提高放煤速度。(3)综放开采中,支架存在会导致顶煤放出量减少,对金属矿椭球体理论中关于放矿量的计算公式进行修正,提出了综放开采顶煤放煤量的计算公式。首次在室内三维相似模拟试验中,观察到综放开采顶煤放出体在发育过程中存在向支架前方“超前发育”特征,验证了BBR体系中关于切割变异椭球体主要特征的描述。通过对比试验的方法,证明放出体“超前发育”现象是由支架存在而引起的。从偏心率和偏转角出发,对顶煤放出体的“超前发育”特征进行了深入分析;揭示了偏转角与放出体高度之间的关系。首次提出了基于参数?的支架影响程度等级划分方法。采用PFC3D数值模拟软件对顶煤放出体的“超前发育”特征和以及综放开采顶煤放出体体积计算公式的正确性进行了验证,计算结果与物理模拟试验相吻合。(4)初始顶煤放出体的体积随着工作面倾角的增大而增大,且当工作面倾角大于松散煤体的自然安息角后,放出体体积的增大速率明显加快;顶煤放出体在沿工作面方向上的断面可近似为一长轴竖直的椭圆形,在相同的起始煤岩分界面下,该椭圆的长短轴随工作面倾角增大而增大、偏心率随倾角增大而在0.760.81区间内平稳波动。随着工作面倾角的增大,上端头侧的煤岩分界面逐渐靠近重力线,且其形态也逐渐变得平缓而绵长。顶煤采出率随工作面倾角的增大呈现出先增大后减小的变化特征,在倾斜、急倾斜条件下,采用普通放煤方式的顶煤采出率低于水平、近水平条件,在现场生产中应当对倾斜、急倾斜综放开采放煤方式进行针对性的优化。(5)近水平煤层综放开采顶煤放出过程中,工作面倾角的存在使得放煤量从工作面上端头到下端头逐渐增加,含矸率相应降低;下端头放煤效率;发现近水平煤层顶煤采出率沿煤层走向不同区域呈动态演化过程,且沿煤层倾向具有周期性分布的特点,揭示了顶煤采出率的三维分布特征;煤矸放出体体积随放煤高度增大呈幂函数关系增大;顶煤采出率和含矸率随放煤时间呈阶段性变化特征;不同放煤方式的模拟结果表明,间隔放煤有利于提高放煤量和顶煤采出率,在近水平煤层综放开采中建议采用间隔放煤。(6)急倾斜厚煤层走向长壁综放开采顶煤采出率沿煤层倾向呈“几”字形分布规律,顶煤放出体向工作面上端头发育趋势明显,放出体“枣核状”形态和煤岩分界面非对称性的相互作用导致的上下端头煤损差异,是急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率呈“几”字形分布的根本原因。数值计算和现场实测结果亦服从顶煤采出率的“几”字形分布规律。依据顶煤采出率的“几”字形分布规律,提出了适当减少下端头不放煤支架数目、增加工作面长度等针对性的措施建议,以提高急倾斜煤层综放工作面的顶煤采出率。(7)在仰/俯斜顶煤放出体形态的各影响因素中,重力是主导因素,支架存在是辅助因素,而仰/俯采角则对放出体形态影响甚微。在相同的起始煤岩分界面下,顶煤放出量随仰采角的增大而增大,随着俯采角的增大而减小,但放出体形态均为切割变异椭球体。随着仰采角的增大,终止煤岩分界面由缓变陡,顶煤重力沿煤层走向分力的增大导致顶煤流向采空区成为残煤的概率变大;同时原本无法放出的部分超前顶煤也会因仰采角存在而被大量放出,两者的相互作用使得顶煤采出率随仰采角的增大呈现出先减小后增大的变化特征。随着俯采角的增大,终止煤岩分界面中部向采空区侧凸出的特征越来越明显,使得采空区的矸石逐步出现超前混入现象,故顶煤采出率随俯采角的增大基本呈现出逐步减小的变化趋势。(8)仰斜综放开采顶煤放出过程中,放煤量与含矸率呈现出显着的负相关关系;和水平综放相比,仰斜综放顶煤采出率沿煤层走向的分布呈现出充分放出区向前偏移的特征;仰采角的存在对顶煤采出率沿煤层倾向的分布影响不大;沿煤层垂直方向采出率随距底板高度的增大而减小。运用自主研制的顶煤运移跟踪仪,对瑞隆矿1201仰斜综放工作面顶煤采出率进行现场实测,结果表明仰斜综放不同层位顶煤放出顺序大致为高位→低位→中位,且由于高位顶煤向采空区后方运移成为残煤的概率较大,其采出率低于中、低位顶煤。(9)采用多口同时放煤的方式可提高顶煤采出率,多回收的部分主要来自于工作面中部的中高位顶煤;随着放煤口长度的增大,放出体体积呈线性增大且初始矸石混入点向放煤口上方移动,终止煤岩分界面形态逐步呈现出向已放煤侧凸出的特征;采用分段逆序放煤方式可使下端头顶煤采出率提高13.98%,且可在正、逆序段衔接处可形成有利于放出体发育的煤岩分界面形态,减少了采空区残煤;逆序段放煤量增长率随逆序段长度增大呈现出先增大后减小的趋势;采用分段逆序双口同时放煤方式,可达到同时提高工作面中部和下端头顶煤采出率的目的。
二、Research on New Method of Full-Seam Mining for Gently Inclined Thick Coal Seams(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Research on New Method of Full-Seam Mining for Gently Inclined Thick Coal Seams(论文提纲范文)
(1)我国煤矿综放开采40年:理论与技术装备研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 我国综放技术40年发展 |
1.1 初期试验阶段 |
1.2 发展成熟阶段 |
1.2.1 特厚煤层综放开采 |
1.2.3 软厚煤层综放开采 |
1.2.4 大倾角煤层综放开采 |
1.3 智能化开采发展阶段 |
1.3.1 大同矿区智能化综放工作面实践 |
1.3.2 王家岭煤矿智能化综放工作面实践 |
1.3.3 其他矿井智能化综放工作面实践 |
2 综放采场“支架-围岩”关系以及顶板结构与稳定性 |
2.1 综放采场支架围岩关系 |
2.1.1 普通机采高度(2.0~3.5 m) |
2.1.2 大机采高度(3.5~5.0 m) |
2.2 综放采场顶板结构与稳定性 |
3 顶煤破碎运移放出规律分析 |
3.1 顶煤放出机理 |
3.1.1 顶煤体内应力场分布规律 |
3.1.2 顶煤破碎机理 |
3.2 综放采场顶煤冒放性分类评价 |
3.3 顶煤放出规律的理论 |
4 放顶煤开采工艺 |
4.1 常规的综放工艺研究 |
4.2 特殊开采条件下综放开采工艺 |
4.2.1 特殊地质条件下综放开采工艺 |
4.2.2 具有冲击倾向性煤层综放开采工艺 |
4.2.3 瓦斯突出煤层综放开采工艺 |
4.2.4 综放工作面防灭火技术 |
4.3 综放工序的时空配合关系 |
5 综放工作面“三机”装备研究进展 |
5.1 综放液压支架装备发展 |
5.1.1 综放支架放煤口位置及结构的发展 |
5.1.2 综放支架架型结构的发展 |
5.1.3 智能化综放支架控制系统的最新发展 |
5.2 综放采煤机装备发展 |
5.2.1 综放采煤机装备研究现状 |
5.2.2 滚筒采煤机 |
5.2.3 发展趋势 |
5.3 刮板输送机装备发展 |
5.3.1 研究现状 |
5.3.2 浮煤清理装置 |
5.3.3 发展趋势 |
6 结语与展望 |
(2)大倾角煤层长壁伪俯斜采场顶板运移规律(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究动态及发展趋势 |
1.2.1 国外大倾角煤层开采研究现状 |
1.2.2 国内大倾角煤层开采研究现状 |
1.2.3 国内外研究综述 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 大倾角煤层长壁伪俯斜采场顶板破坏与运移特征三维物理相似模拟分析 |
2.1 研究目的 |
2.2 工程背景 |
2.2.1 矿井工程概况 |
2.2.2 绿水洞煤矿3212工作面概况 |
2.3 三维物理相似材料模拟实验 |
2.3.1 实验模型的建立 |
2.3.2 实验方法与监测手段 |
2.4 伪俯斜采场直接顶破断与运移特征 |
2.4.1 采场直接顶区域性破坏特征 |
2.4.2 采场直接顶区域稳定性转化特征 |
2.5 伪俯斜采场基本顶破断特征 |
2.5.1 采场基本顶初次破坏特征 |
2.5.2 采场基本顶周期性破坏特征 |
2.6 伪俯斜采场垮落顶板充填特征 |
2.7 小结 |
3 大倾角煤层长壁伪俯斜采场基本顶应力演化与运移特征数值模拟分析 |
3.1 研究目的 |
3.2 三维数值计算模型的建立 |
3.2.1 多工况下数值计算模型的建立 |
3.2.2 数值计算模型的开采 |
3.3 伪俯斜采场空间顶板应力的传递与转换 |
3.4 伪俯斜采场基本顶应力演化与运移特征 |
3.4.1 采场基本顶应力演化特征分析 |
3.4.2 采场基本顶位移演化特征分析 |
3.5 不同伪斜角布置条件下的伪俯斜采场基本顶运移特征对比分析 |
3.5.1 伪斜角变化对基本顶应力演化的影响 |
3.5.2 伪斜角变化对基本顶位移演化的影响 |
3.5.3 伪斜角变化对基本顶塑性破坏范围的影响 |
3.6 小结 |
4 大倾角煤层长壁伪俯斜工作面矿山压力监测 |
4.1 矿压观测目的 |
4.2 测区布置和观测过程 |
4.2.1 测区布置 |
4.2.2 观测过程 |
4.3 观测结果 |
4.3.1 工作面不同区域工作阻力 |
4.3.2 支架工作状态 |
4.4 工作面矿压显现规律 |
4.4.1 沿工作面走向矿山压力显现特征 |
4.4.2 沿工作面倾向矿山压力显现特征 |
4.4.3 “支架-围岩”系统稳定性分析 |
4.5 小结 |
5 大倾角煤层长壁伪俯斜采场顶板运移及控制 |
5.1 伪俯斜采场顶板运移规律 |
5.1.1 顶板破坏与运移特征 |
5.1.2 伪俯斜采场空间顶板支承压力分布特征及转换规律 |
5.2 伪俯斜采场顶板空间破坏特征 |
5.3 伪俯斜采场“支架-围岩”作用特征 |
5.4 伪俯斜采场顶板区域稳定性控制措施 |
5.4.1 回采过程中工作面顶板稳定性控制 |
5.4.2 合理设计工作面布置方式控制顶板稳定性 |
5.5 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(3)塔山煤矿特厚煤层综放开采群组放煤工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及存在问题 |
1.2.1 放顶煤开采放煤理论研究现状 |
1.2.2 放顶煤开采放煤工艺研究现状 |
1.2.3 放煤理论及工艺存在的不足 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 群组放煤方式适应性分析 |
2.1 塔山煤矿 8222 智能化综放工作面概况 |
2.2 8222 综放工作面特厚煤层赋存情况 |
2.3 塔山煤矿特厚煤层顶煤冒放性评价 |
2.3.1 8222 工作面煤岩物理力学特征 |
2.3.2 8222 工作面顶煤节理裂隙发育特征 |
2.3.3 8222 工作面顶煤冒放性评价 |
2.4 本章小结 |
3 群组放煤顶煤放出规律研究 |
3.1 GDEM数值模拟软件单元算法原理 |
3.2 群组放煤顶煤放出体形态理论研究 |
3.2.1 顶煤放出体形态理论分析 |
3.2.2 群组放煤顶煤放出体形态反演 |
3.3 群组放煤顶煤时空场耦合分析 |
3.3.1 群组放煤放出体发育过程分析 |
3.3.2 群组放煤顶煤运移轨迹分析 |
3.3.3 群组放煤煤岩分界面形态分析 |
3.4 本章小结 |
4 群组放煤顶煤放出效果分析 |
4.1 群组放煤数值模型建立 |
4.2 放顶煤开采顶煤放出效果分析 |
4.2.1 单架放煤顶煤放出效果 |
4.2.2 多架同时放煤顶煤放出效果 |
4.2.3 等量差动放煤顶煤放出效果 |
4.3 单架放煤、多架同时放煤与等量差动放煤顶煤放出效果对比分析 |
4.4 本章小结 |
5 群组放煤效果现场工业实践 |
5.1 塔山煤矿 8222 智能化综放工作面设备配套情况 |
5.2 塔山煤矿特厚煤层综放开采现场应用效果评价 |
5.2.1 单架放煤方式现场应用效果 |
5.2.2 多架同时放煤方式现场应用效果 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(4)开采沉陷FDM模拟四面体网格几何自适应方法研究及应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景与研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 煤层开采沉陷模拟方法研究现状 |
1.2.2 网格几何自适应划分方法研究现状 |
1.3 研究内容和技术路线 |
2 缓倾斜煤层开采沉陷规律特征和FDM模拟方法 |
2.1 岩层移动变形过程 |
2.2 地表移动变形规律 |
2.3 缓倾斜煤层开采沉陷的FDM模拟方法 |
3 FDM四面体网格几何自适应方法 |
3.1 FDM四面体网格几何自适应方法基本思路 |
3.1.1 四面体网格生成 |
3.1.2 TetGen软件说明 |
3.1.3 FLAC~(3D)中的网格重划分研究方法概述 |
3.2 四面体网格质量判断方法 |
3.2.1 四面体单元质量度量准则 |
3.2.2 FLAC~(3D)中的单元质量准则 |
3.3 四面体网格重划分方法流程 |
3.3.1 畸变单元的确定 |
3.3.2 畸变范围的确定 |
3.3.3 表面三角形网格的获取 |
3.3.4 对表面网格内部重划分 |
3.3.5 重划分前后网格质量对比 |
3.3.6 重划分单元的合并 |
3.4 场量转移 |
3.4.1 场量的导出 |
3.4.2 场量的插值 |
3.4.3 场量的导入 |
3.5 小结 |
4 工程应用 |
4.1 地质背景 |
4.1.1 自然地理环境 |
4.1.2 地质环境 |
4.1.3 开采情况 |
4.2 三维数值计算模型 |
4.2.1 建立三维地质模型 |
4.2.2 物理力学参数确定 |
4.2.3 本构及屈服准则 |
4.3 煤层开采模拟计算 |
4.3.1 计算初始应力场 |
4.3.2 煤层开挖 |
4.4 小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)大倾角非线性综采面回采工艺复杂性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目的和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内大倾角煤层开采研究现状 |
1.3.2 国外大倾角煤层开采研究现状 |
1.3.3 国内外系统复杂性研究现状 |
1.3.4 国内外研究综述 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究技术路线 |
2 大倾角非线性综采面割煤复杂性分析 |
2.1 大倾角非线性综采面割煤工艺特点 |
2.2 大倾角非线性综采面割煤工艺复杂性溯源 |
2.3 大倾角非线性综采面非线性割煤复杂性特征 |
2.4 大倾角非线性综采面割煤动态仿真模型 |
2.4.1 大倾角非线性综采面割煤动态仿真模型的建立 |
2.4.2 大倾角非线性综采面割煤动态仿真原理 |
2.5 大倾角非线性综采面割煤动态仿真 |
2.5.1 大倾角非线性综采面上凹段割煤动态仿真 |
2.5.2 大倾角非线性综采面下凹段割煤动态仿真 |
2.6 本章小结 |
3 大倾角非线性综采面割煤量化仿真结果分析 |
3.1 大倾角非线性综采面割煤仿真结果分析 |
3.1.1 大倾角非线性综采面留顶切底/切顶留底规律 |
3.1.2 大倾角非线性综采面留顶切底/切顶留底量与溜槽位置的关系 |
3.1.3 大倾角非线性综采面留顶切底/切顶留底量徘徊区间的演化 |
3.1.4 大倾角非线性综采面留顶切底/切顶留底量值的累积 |
3.2 大倾角非线性综采面割煤影响因素分析 |
3.2.1 大倾角非线性综采面倾角对割煤的影响 |
3.2.2 大倾角非线性综采面刮板输送机参数对割煤的影响 |
3.2.3 大倾角非线性综采面采煤机参数对割煤的影响 |
3.3 大倾角非线性综采面非线性割煤复杂性分析 |
3.4 大倾角非线性综采面非线性割煤复杂性量化 |
3.5 本章小结 |
4 大倾角非线性综采面支架与刮板输送机复杂性分析 |
4.1 大倾角上凹段综采面支架稳定性分析 |
4.1.1 大倾角上凹段综采面支架稳定性力学分析 |
4.1.2 大倾角上凹段综采面回采过程中支架状态分析 |
4.2 大倾角下凹段综采面支架稳定性分析 |
4.2.1 大倾角下凹段综采面支架稳定性力学分析 |
4.2.2 大倾角下凹段综采面回采过程中支架状态分析 |
4.3 大倾角非线性综采面刮板输送机运行复杂性分析 |
4.4 大倾角非线性综采面割煤、移架、推溜间的相互作用机制 |
4.4.1 大倾角非线性综采面回采工艺系统的协同机制 |
4.4.2 大倾角非线性综采面回采工艺系统的反馈机制 |
4.5 本章小结 |
5 工程实例 |
5.1 工程概况 |
5.1.1 矿井概况 |
5.1.2 综采面煤层赋存条件 |
5.1.3 综采面三机配套 |
5.2 花山矿6143 综采面割煤仿真及优化 |
5.2.1 综采面割煤仿真 |
5.2.2 综采面割煤工艺优化 |
5.3 刮板输送机下滑与支架稳定性控制 |
5.3.1 刮板输送机的下滑控制 |
5.3.2 支架的稳定性控制 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(6)大倾角大采高长壁综采工作面煤壁稳定性研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 大倾角煤层长壁开采历史沿革与现状 |
1.2.2 大采高综采及煤壁稳定性研究历史沿革与现状 |
1.2.3 国内外研究综述 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究方法和技术路线 |
2 大倾角大采高工作面煤壁稳定性特征现场观测 |
2.1 工作面概况 |
2.1.1 工作面地质条件 |
2.1.2 采煤方法及回采工艺 |
2.2 工作面支架受载特征 |
2.2.1 测点布置及监测方法 |
2.2.2 支架载荷实测结果分析 |
2.3 工作面矿山压力显现规律 |
2.3.1 工作面走向矿山压力显现规律 |
2.3.2 工作面倾向矿山压力显现规律 |
2.4 工作面煤壁片帮现场观测与分析 |
2.4.1 煤壁片帮特征 |
2.4.2 煤壁片帮机理 |
2.4.3 煤壁片帮主要影响因素分析 |
2.5 本章小结 |
3 大倾角大采高采场围岩活动规律相似材料模拟实验 |
3.1 实验方法及力学参数 |
3.2 实验监测手段及仪器 |
3.3 沿工作面走向覆岩运动与煤壁稳定性特征 |
3.4 沿工作面倾向覆岩活动与煤壁稳定性特征 |
3.5 本章小结 |
4 大倾角大采高采场围岩应力与位移特征数值分析 |
4.1 数值计算模型建立 |
4.2 不同采高条件下采场围岩运移与力学演化规律 |
4.2.1 不同采高条件下围岩应力分布特征 |
4.2.2 不同采高条件下围岩位移分布特征 |
4.2.3 不同采高条件下围岩塑性破坏特征 |
4.2.4 采高与煤壁稳定性的关系 |
4.3 不同倾角条件下采场围岩运移与力学演化规律 |
4.3.1 不同倾角条件下围岩应力分布特征 |
4.3.2 不同倾角条件下围岩位移分布特征 |
4.3.3 不同倾角条件下围岩塑性破坏特征 |
4.3.4 不同倾角大采高煤壁受力特征 |
4.4 本章小结 |
5 大倾角大采高工作面煤壁失稳机理分析 |
5.1 大倾角大采高工作面覆岩结构演化机理 |
5.1.1 覆岩结构演化过程与特征 |
5.1.2 覆岩结构的基本形态 |
5.1.3 煤壁支承压力倾向分布规律及其影响因素分析 |
5.2 大倾角大采高工作面煤壁倾向失稳分析 |
5.2.1 煤壁倾向力学分析 |
5.2.2 煤壁倾向变形规律及其影响因素分析 |
5.2.3 沿倾向不同区域支架围岩关系 |
5.3 大倾角大采高工作面煤壁垂向失稳分析 |
5.3.1 煤壁铅垂方向力学模型 |
5.3.2 煤壁倾向失稳区域及强度条件 |
5.3.3 煤壁失稳的临界载荷确定 |
5.4 本章小结 |
6 大倾角大采高工作面煤壁稳定性控制工程实践 |
6.1 工程背景 |
6.2 煤壁片帮防治原则 |
6.3 煤壁片帮防治方法 |
6.4 煤壁片帮防治措施 |
6.4.1 工作面“R-W-S-F”系统稳定性控制技术措施 |
6.4.2 坚硬顶板超前预爆破技术措施 |
6.4.3 工作面煤壁超前预加固技术措施 |
6.4.4 小仰伪斜角度工作面布置措施 |
6.4.5 全时动态工作面矿压监测技术措施 |
6.4.6 其它控制措施 |
6.5 煤壁稳定性控制效果 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间发表学术论文 |
攻读博士学位期间参与主要科研项目 |
(7)急倾斜煤层综采走向分段充填及其岩层控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 急倾斜煤层综采现状 |
1.2.2 急倾斜煤层充填及部分充填现状 |
1.2.3 岩层移动控制理论现状 |
1.3 研究内容、方法及路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
1.3.3 研究目标 |
1.3.4 研究路线 |
第2章 急倾斜走向分段充填开采及岩层控制方法的提出 |
2.1 急倾斜煤层开采特点 |
2.1.1 地质特点 |
2.1.2 急倾斜煤层开采及岩层移动特点 |
2.1.3 急倾斜煤层充填特点 |
2.2 走向无煤柱分段充填采煤方法的提出 |
2.2.1 工作面的布置 |
2.2.2 分段充填采煤方法主要实施步骤 |
2.2.3 分段充填实现的目标 |
2.2.4 急倾斜煤层开采的沿空留巷方法的提出 |
2.3 走向分段充填岩层控制模式及关键技术 |
2.3.1 理论依据 |
2.3.2 岩层控制模式的提出 |
2.4 小结 |
第3章 相似模拟平台研制及相似材料配比实验研究 |
3.1 相似模拟实验原理 |
3.1.1 相似三定理 |
3.1.2 相似条件 |
3.2 模拟平台研制 |
3.2.1 现有平台概述 |
3.2.2 卧式多角度平面相似模拟实验装置 |
3.3 相似材料制作与力学测试 |
3.4 实验结果分析 |
3.4.1 骨胶配比影响 |
3.4.2 骨料粒径影响 |
3.4.3 材料压实度影响 |
3.5 相似模拟实验误差来源分析 |
3.6 小结 |
第4章 急倾斜走向分段充填倾向岩梁变形破坏机理研究 |
4.1 分段充填开采布置 |
4.2 倾斜岩梁力学模型 |
4.3 相似材料模拟实验 |
4.3.1 相似模型及监测点布置 |
4.3.2 岩层位移变化 |
4.3.3 围岩应力变化 |
4.3.4 覆岩破坏垮落特性 |
4.4 数值模拟 |
4.4.1 模型及边界 |
4.4.2 结果分析 |
4.5 小结 |
第5章 急倾斜煤层综采分段充填走向岩层移动控制研究 |
5.1 急倾斜走向分段充填柱体的力学分析 |
5.1.1 走向分段充填布置 |
5.1.2 关键层的判断 |
5.1.3 基本顶超静定梁分析 |
5.1.4 关键层的力学模型 |
5.1.5 工程算例 |
5.2 充填柱体变形破坏特性 |
5.2.1 受力分析 |
5.2.2 充填柱体单轴抗压实验 |
5.3 数值模拟分析 |
5.3.1 基本顶数值模拟 |
5.3.2 关键层数值模拟 |
5.4 小结 |
第6章 急倾斜分段充填顶板应力场分布及初次破断 |
6.1 顶板冒落特征 |
6.2 力学分析 |
6.2.1 弹性薄板模型 |
6.2.2 基本顶挠曲方程 |
6.3 应力分布及演化 |
6.3.1 不同充填比的应力分布规律 |
6.3.2 不同充填体强度的应力分布规律 |
6.3.3 不同倾角的应力分布规律 |
6.4 数值模拟分析 |
6.4.1 模型及边界条件 |
6.4.2 模拟结果分析 |
6.5 小结 |
第7章 急倾斜综采分段充填工作面底板破坏机理研究 |
7.1 底板岩梁受力及支承压力 |
7.1.1 底板受力分析 |
7.1.2 支承压力分布 |
7.2 底板岩梁力学模型 |
7.3 数值模拟 |
7.3.1 模型及边界 |
7.3.2 模拟结果分析 |
7.4 小结 |
第8章 湘永煤矿2463工作面走向分段充填开采方案 |
8.1 矿井基本条件 |
8.1.1 交通位置 |
8.1.2 地质与水文 |
8.1.3 开采条件及现状 |
8.2 工作面基条件 |
8.3 工作面配套设备及回采工艺 |
8.3.1 配套设备 |
8.3.2 回采工序 |
8.4 分段充填参数及充填系统 |
8.4.1 分段充填参数 |
8.4.2 充填管路系统 |
8.5 工作面安全技术措施 |
8.5.1 支架的防滑防倒 |
8.5.2 刮板输送机防滑和防上窜 |
8.5.3 采煤机防滑技术 |
8.5.4 煤壁片帮和飞矸预防 |
8.5.5 底座插底处理 |
8.5.6 充填管道防堵管 |
8.6 分段充填经济效益分析 |
8.6.1 条带开采 |
8.6.2 全部充填开采 |
8.6.3 分段部分充填开采 |
8.6.4 效益对比分析 |
8.7 小结 |
第9章 结论与展望 |
9.1 结论 |
9.2 创新点 |
9.3 展望 |
参考文献 |
附录:攻读学位期间发表的论文与科研成果 |
一、已发表或录用论文 |
二、知识产权 |
三、主持或参加的研究项目 |
致谢 |
(8)急倾斜厚煤层水平分层大段高顶煤弱化技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景和意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 选题意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 急倾斜煤层放顶煤开采研究现状 |
1.2.2 急倾斜水平分段放顶煤开采煤岩结构的研究 |
1.2.3 综放面顶煤冒放性的研究 |
1.2.4 坚硬顶煤弱化技术研究现状 |
1.3 研究目的、内容、方法及技术路线 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究内容和关键技术 |
1.3.3 研究方法 |
1.3.4 研究技术路线 |
2 急倾斜煤层物理力学特征实验分析 |
2.1 工程概况 |
2.2 煤层的物性特征 |
2.3 煤块强度极限测定 |
2.3.1 煤体裂隙网络结构特征 |
2.3.2 煤块极限强度测定 |
2.3.3 煤体弱化的三轴变形机制分析 |
2.4 碱沟B_(1+2)煤层分类 |
2.4.1 B_(1+2)煤层结构分类 |
2.4.2 B_(1+2)煤层冒放特征 |
2.4.3 顶煤冒放性分类 |
2.5 本章小结 |
3 急斜厚煤层水平分层大段高综放开采围岩运动规律 |
3.1 急倾斜厚煤层大段高综放面围岩应力分布数值模拟 |
3.2 岩层移动规律的物理相似模拟实验 |
3.2.1 物理模拟试验方案 |
3.2.2 覆岩破坏过程描述 |
3.2.3 覆岩破坏特征 |
3.3 急倾斜煤层矿山压力分布特点 |
3.3.1 初次垮落过程矿压特征 |
3.3.2 周期性结构垮落矿压特征 |
3.3.3 工作面支承压力的分布特征 |
3.4 顶煤冒放基本规律 |
3.4.1 综放面顶煤运动规律 |
3.4.2 基于离散元的顶煤流动规律 |
3.5 本章小结 |
4 急倾斜厚煤层大段高顶煤弱化规律分析 |
4.1 注水条件下顶煤破坏裂隙扩展规律 |
4.1.1 轴向裂缝扩展 |
4.1.2 径向裂缝扩展 |
4.2 爆破条件下顶煤弱化规律 |
4.2.1 试验方案 |
4.2.2 实验结果分析 |
4.3 本章小结 |
5 急斜厚煤层大段高顶煤钻注爆系统参数分析 |
5.1 大段高顶煤的弱化分析 |
5.2 钻注爆一体化大段高顶煤弱化系统的结构设计 |
5.3 钻孔爆破及导向原理 |
5.4 水压减震爆破原理 |
5.5 导向爆破裂缝的扩展 |
5.5.1 分区注水孔参数的确定 |
5.5.2 分区弱化参数确定 |
5.6 本章小结 |
6 现场应用与效果评价 |
6.1 试验条件 |
6.2 实施方案 |
6.2.1 注水方式 |
6.2.2 主要设备选型 |
6.2.3 注水参数确定 |
6.3 实施效果 |
6.3.1 工作面矿压显现规律 |
6.3.2 顶煤破碎效果 |
6.3.3 安全效果 |
6.3.4 应用效果评价 |
6.4 本章小结 |
7 结论与期望 |
7.1 论文研究成果 |
7.2 论文创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)缓倾斜煤层采动卸压瓦斯储运优势通道演化机理及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 上覆岩层裂隙演化规律研究现状 |
1.2.2 覆岩采动裂隙定量化研究现状 |
1.2.3 矿井瓦斯抽采技术研究现状 |
1.2.4 存在的问题 |
1.3 主要研究内容及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 不同加载方式下含初始损伤覆岩裂隙演化特征 |
2.1 覆岩赋存概况及微观特征 |
2.1.1 覆岩不同层位采动应力显现特征 |
2.1.2 岩石力学基础参数 |
2.1.3 物质成份分析 |
2.1.4 微观结构特征 |
2.2 实验方法及方案 |
2.2.1 试件初始损伤程度确定及表征 |
2.2.2 实验方案设计 |
2.3 不同加载方式下粉砂岩单轴抗压裂隙演化特征 |
2.3.1 实验过程分析 |
2.3.2 结果分析 |
2.4 不同加载方式下粉砂岩抗拉裂隙演化特征 |
2.4.1 实验过程分析 |
2.4.2 结果分析 |
2.5 不同加载方式下粉砂岩抗剪裂隙演化特征 |
2.5.1 实验过程分析 |
2.5.2 结果分析 |
2.6 本章小结 |
3 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙演化物理相似模拟研究 |
3.1 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙演化物理相似模拟实验 |
3.1.1 工作面地质条件概况 |
3.1.2 模型搭建 |
3.1.3 工作面走向覆岩采动裂隙演化规律分析 |
3.1.4 工作面倾向覆岩采动裂隙演化规律分析 |
3.2 裂隙识别及分析系统研发 |
3.2.1 AW-SNcut图像分割方法 |
3.2.2 裂隙特征的定量化描述—分形与分维 |
3.2.3 系统结构及功能 |
3.3 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙演化规律定量化分析 |
3.3.1 工作面走向覆岩采动裂隙定量演化规律 |
3.3.2 工作面倾向覆岩采动裂隙定量演化规律 |
3.4 本章小结 |
4 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙演化数值模拟分析 |
4.1 模型建立及方案 |
4.1.1 数值计算软件选择 |
4.1.2 模型基本条件设置 |
4.1.3 模拟方案 |
4.2 工作面走向覆岩采动裂隙演化模拟结果分析 |
4.2.1 覆岩采动应力变化规律 |
4.2.2 覆岩采动裂隙分布状态 |
4.3 工作面倾向覆岩采动裂隙演化模拟结果分析 |
4.3.1 覆岩采动应力和位移分布特征 |
4.3.2 覆岩采动裂隙分布特征 |
4.4 本章小结 |
5 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙分布特征实测分析 |
5.1 工作面开采技术条件概况 |
5.1.1 工作面概况 |
5.1.2 高位钻孔布置依据 |
5.2 覆岩采动裂隙钻孔窥视实测分析 |
5.2.1 窥视钻孔布置方案 |
5.2.2 钻孔裂隙窥视分析 |
5.2.3 钻孔裂隙分布分析 |
5.3 覆岩采动裂隙特征微震监测分析 |
5.3.1 微震系统布置方法 |
5.3.2 监测结果分析 |
5.4 本章小结 |
6 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙卸压瓦斯优势通道形成机理 |
6.1 不同加载方式下含初始损伤覆岩破断机理 |
6.1.1 不同开采速度下覆岩采动应力及位移特征 |
6.1.2 加载速率对含初始损伤岩石强度影响机理分析 |
6.1.3 覆岩采动裂隙扩展及闭合机理 |
6.2 缓倾斜煤层采动覆岩垮落机理分析 |
6.2.1 沿走向覆岩垮落过程 |
6.2.2 沿倾向覆岩垮落过程 |
6.2.3 缓倾斜煤层采空区覆岩充填特征 |
6.3 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙类椭抛带形成机理 |
6.3.1 覆岩采动裂隙椭抛带的形成 |
6.3.2 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙类椭抛带的形成 |
6.3.3 覆岩采动裂隙类椭抛带的模型建立 |
6.3.4 影响覆岩采动裂隙类椭抛带形态关键因素分析 |
6.4 卸压瓦斯优势通道及富集区运移机理分析 |
6.4.1 缓倾斜工作面覆岩采动裂隙卸压瓦斯来源特征 |
6.4.2 采动卸压瓦斯优势通道及富集区运移特征 |
6.4.3 采动卸压瓦斯运移规律 |
6.5 缓倾斜煤层覆岩采动裂隙卸压瓦斯抽采方法 |
6.5.1 高位钻孔抽采方法 |
6.5.2 高抽巷抽采方法 |
6.6 本章小结 |
7 缓倾斜煤层覆岩采动卸压瓦斯抽采工程验证 |
7.1 硫磺沟煤矿(4-5)04 工作面现场应用 |
7.1.1 高位钻孔合理参数确定 |
7.1.2 试验钻场抽采钻孔浓度分析 |
7.1.3 工程应用效果分析 |
7.2 李雅庄煤矿 2-603 工作面现场应用 |
7.2.1 2-603 工作面地质条件概况 |
7.2.2 外错高位巷合理层位确定 |
7.2.3 外错高位巷的高位钻孔参数确定 |
7.2.4 工程应用及效果分析 |
7.3 本章小结 |
8 结论 |
8.1 主要结论 |
8.2 创新点 |
8.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间主要参与科研项目 |
攻读博士学位期间主要发表学术论文 |
攻读博士学位期间主要专利及获奖 |
(10)综放开采散体顶煤三维放出规律模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 散体顶煤放出规律模拟的国内研究现状 |
1.2.1 物理模拟试验研究 |
1.2.2 数值模拟研究 |
1.3 散体顶煤放出规律的国外研究现状 |
1.4 问题的提出 |
1.5 研究内容及思路 |
1.5.1 主要研究内容 |
1.5.2 研究思路及技术路线 |
2 BBR研究体系简介及理论分析 |
2.1 综放开采顶煤放出规律的BBR研究体系简介 |
2.1.1 BBR研究体系的基本内涵 |
2.1.2 BBR研究体系各要素间的关系 |
2.2 煤岩分界面 |
2.2.1 煤岩分界面演化的一般规律 |
2.2.2 煤岩分界面演化的简化抛物线模型 |
2.3 顶煤放出体 |
2.3.1 切割变异椭球体的提出 |
2.3.2 切割变异椭球体的特征及形成机制 |
2.4 顶煤采出率与含矸率 |
2.5 本章小结 |
3 综放支架对顶煤放出体空间形态的影响 |
3.1 有、无支架顶煤放出三维对比试验 |
3.1.1 试验装置与相似材料 |
3.1.2 标志颗粒制作与布置 |
3.1.3 试验方案设计 |
3.2 试验结果分析 |
3.2.1 支架存在对放煤量的影响 |
3.2.2 支架存在对顶煤放出体空间形态的影响 |
3.2.3 支架存在对煤岩分界面形态的影响 |
3.3 PFC数值验证 |
3.3.1 顶煤放出体“超前发育”的数值验证 |
3.3.2 顶煤放出体体积公式的数值验证 |
3.4 本章小结 |
4 工作面倾角对散体顶煤放出规律的影响 |
4.1 不同工作面倾角下散体顶煤放出离散元数值模拟 |
4.1.1 模型参数与边界条件 |
4.1.2 工作面倾角对顶煤放出体的影响 |
4.1.3 工作面倾角对煤岩分界面的影响 |
4.1.4 工作面倾角对顶煤采出率的影响 |
4.2 倾角可调的综放散体放出三维模拟试验台研制 |
4.2.1 模拟试验台的结构设计 |
4.2.2 模拟试验台的优势 |
4.3 近水平煤层散体顶煤放出三维模拟试验 |
4.3.1 工程背景 |
4.3.2 试验方案与试验过程 |
4.3.3 放煤量、含矸率的变化规律分析 |
4.3.4 顶煤采出率的三维分布特征 |
4.3.5 顶煤放出体三维形态分析 |
4.3.6 纯煤采出率与含矸率分析 |
4.4 急倾斜厚煤层顶煤采出率分布规律研究 |
4.4.1 工程背景 |
4.4.2 顶煤采出率的“几”字形分布 |
4.4.3 顶煤放出体反演 |
4.4.4 煤岩分界面分析 |
4.5 急倾斜煤层综放开采顶煤采出率现场实测 |
4.5.1 实测仪器与方案 |
4.5.2 实测结果与顶煤采出率计算 |
4.5.3 实测与实验顶煤采出率对比分析 |
4.6 本章小结 |
5 工作面仰/俯采角对散体顶煤放出规律的影响 |
5.1 不同仰采角下散体顶煤放出离散元数值模拟 |
5.1.1 PFC模型建立与运算 |
5.1.2 仰采角对顶煤放出体影响 |
5.1.3 仰采角对煤岩分界面影响 |
5.1.4 仰采角对顶煤采出率影响 |
5.2 不同俯采角下散体顶煤放出离散元数值模拟 |
5.2.1 模型建立与运算 |
5.2.2 俯采角对顶煤放出体影响 |
5.2.3 俯采角对煤岩分界面形态影响 |
5.2.4 俯采角对顶煤采出率影响 |
5.3 仰斜综放开采散体顶煤放出三维模拟试验 |
5.3.1 试验方案与试验过程 |
5.3.2 顶煤放出体与煤岩分界面分析 |
5.3.3 放煤量、含矸率的变化规律分析 |
5.3.4 顶煤采出率三维分布特征 |
5.4 仰斜综放开采顶煤采出率现场实测 |
5.4.1 工程背景 |
5.4.2 实测仪器与方案 |
5.4.3 实测结果与分析 |
5.5 本章小结 |
6 基于BBR体系的提高顶煤采出率工艺研究 |
6.1 多口同时放煤 |
6.1.1 多口同时放煤物理模拟试验 |
6.1.2 多口同时放煤数值模拟计算 |
6.2 分段逆序放煤 |
6.2.1 分段逆序放煤对比试验 |
6.2.2 试验结果分析 |
6.2.3 逆序段合理长度确定 |
6.3 分段逆序双口同时放煤 |
6.4 工程实例 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
四、Research on New Method of Full-Seam Mining for Gently Inclined Thick Coal Seams(论文参考文献)
- [1]我国煤矿综放开采40年:理论与技术装备研究进展[J]. 宋选民,朱德福,王仲伦,霍昱名,刘一扬,刘国方,曹健洁,李昊城. 煤炭科学技术, 2021(03)
- [2]大倾角煤层长壁伪俯斜采场顶板运移规律[D]. 田双奇. 西安科技大学, 2020(01)
- [3]塔山煤矿特厚煤层综放开采群组放煤工艺研究[D]. 杜龙飞. 煤炭科学研究总院, 2020(12)
- [4]开采沉陷FDM模拟四面体网格几何自适应方法研究及应用[D]. 张兹钰. 中国地质大学(北京), 2019
- [5]大倾角非线性综采面回采工艺复杂性研究[D]. 王震. 西安科技大学, 2019(01)
- [6]大倾角大采高长壁综采工作面煤壁稳定性研究与应用[D]. 刘孔智. 西安科技大学, 2017(12)
- [7]急倾斜煤层综采走向分段充填及其岩层控制研究[D]. 姚琦. 湖南科技大学, 2017(07)
- [8]急倾斜厚煤层水平分层大段高顶煤弱化技术研究[D]. 卢俭. 中国矿业大学(北京), 2018(05)
- [9]缓倾斜煤层采动卸压瓦斯储运优势通道演化机理及应用[D]. 双海清. 西安科技大学, 2017(01)
- [10]综放开采散体顶煤三维放出规律模拟研究[D]. 张锦旺. 中国矿业大学(北京), 2017(02)