水平分段综放开采顶煤放出体理论计算模型

TD823.49; 水平分段综放开采是急倾斜特厚煤层的主要开采方法之一.水平分段综放开采工作面相对较短,导致顶、底板边壁对放煤规律的影响较大.基于BBR理论,采用Bergmark-Roos(B-R)模型分析了存在倾斜边壁影响时的顶煤运移规律及放出体形态变化机理;建立了水平分段综放开采受顶、底板侧边壁影响的放出体理论计算模型,推导了包含轴倾角参数的放出体边界方程;通过颗粒流离散元数值分析得出了轴倾角参数与边界条件的定量关系,采用物理相似实验数据对理论模型进行了验证,提出了不同煤层倾角范围内的合理分段高度及放煤方式优化建议.研究结果表明:倾斜边壁的存在使得散体顶煤受到更大的横向应力,从而改变了顶煤...

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Published in煤炭学报 Vol. 48; no. 2; pp. 576 - 592
Main Authors 张锦旺, 程东亮, 王家臣, 杨胜利
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083 01.02.2023
厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心,北京 100083
放顶煤开采煤炭行业工程研究中心,北京 100083
Subjects
综放开采
倾斜边界
放出体
理论模型
水平分段
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2022.1772

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Abstract TD823.49; 水平分段综放开采是急倾斜特厚煤层的主要开采方法之一.水平分段综放开采工作面相对较短,导致顶、底板边壁对放煤规律的影响较大.基于BBR理论,采用Bergmark-Roos(B-R)模型分析了存在倾斜边壁影响时的顶煤运移规律及放出体形态变化机理;建立了水平分段综放开采受顶、底板侧边壁影响的放出体理论计算模型,推导了包含轴倾角参数的放出体边界方程;通过颗粒流离散元数值分析得出了轴倾角参数与边界条件的定量关系,采用物理相似实验数据对理论模型进行了验证,提出了不同煤层倾角范围内的合理分段高度及放煤方式优化建议.研究结果表明:倾斜边壁的存在使得散体顶煤受到更大的横向应力,从而改变了顶煤颗粒运移加速度的方向;近边壁处放煤口两侧散体顶煤递补潜力的差异,导致其运移加速度的大小不同;顶煤加速度大小和方向的改变导致放出体轴线方向偏离重力方向.受倾斜边壁影响,放出体形态在轴线两侧呈现非对称性,与近底板侧相比,近顶板侧放出体受边界影响的程度更大;放出体轴倾角β随着煤层倾角的增大呈线性增大关系.随着不放煤段长度的增大,近顶、底板侧放出体的轴倾角均逐渐趋近于90°.物理模拟试验结果验证了理论模型的准确性;采用"底板单轮、中部多轮"、端头逆序放煤方式可有效利用放出体形态特征,减少近顶、底板侧残煤损失.
AbstractList TD823.49; 水平分段综放开采是急倾斜特厚煤层的主要开采方法之一.水平分段综放开采工作面相对较短,导致顶、底板边壁对放煤规律的影响较大.基于BBR理论,采用Bergmark-Roos(B-R)模型分析了存在倾斜边壁影响时的顶煤运移规律及放出体形态变化机理;建立了水平分段综放开采受顶、底板侧边壁影响的放出体理论计算模型,推导了包含轴倾角参数的放出体边界方程;通过颗粒流离散元数值分析得出了轴倾角参数与边界条件的定量关系,采用物理相似实验数据对理论模型进行了验证,提出了不同煤层倾角范围内的合理分段高度及放煤方式优化建议.研究结果表明:倾斜边壁的存在使得散体顶煤受到更大的横向应力,从而改变了顶煤颗粒运移加速度的方向;近边壁处放煤口两侧散体顶煤递补潜力的差异,导致其运移加速度的大小不同;顶煤加速度大小和方向的改变导致放出体轴线方向偏离重力方向.受倾斜边壁影响,放出体形态在轴线两侧呈现非对称性,与近底板侧相比,近顶板侧放出体受边界影响的程度更大;放出体轴倾角β随着煤层倾角的增大呈线性增大关系.随着不放煤段长度的增大,近顶、底板侧放出体的轴倾角均逐渐趋近于90°.物理模拟试验结果验证了理论模型的准确性;采用"底板单轮、中部多轮"、端头逆序放煤方式可有效利用放出体形态特征,减少近顶、底板侧残煤损失.
Author 杨胜利
张锦旺
王家臣
程东亮
AuthorAffiliation 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心,北京 100083;放顶煤开采煤炭行业工程研究中心,北京 100083
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