数值模拟法确定特厚煤层合理分层开采参数的研究.pdf

《数值模拟法确定特厚煤层合理分层开采参数的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、煤矿现代化2014年第5期总第122期数值模拟法确定特厚煤层合理分层开采参数的研究宣国玮(山西省忻州市神达能源集团有限公司，山西忻州034000)摘要基于提高回采效率的考虑，针对具有缓倾斜特厚煤层赋存特点的栖凤煤矿5#煤层进行分析。可以认为，分层综采或者单一综放工艺都无法取得预期效果，故采取分层综放进行回采。首先通过顶煤冒放性分析，求得理论合理的分层厚度。由于相似材料模拟的限制因素，采取经济有效的有限元数值模拟软件对理论分层条件下的矿压规律显现进行模拟，验证了在此综放分层层厚及采放比的条件下有利于进行安全生产。对于相似矿井的回采方案选择具有一定的借鉴意义。关键词分层综放；FL

2、AC3D；顶煤冒放性；特厚煤层中图分类号：TD823．25+4文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)05—0075—03我国厚煤层资源(厚度≥3．5m)储量丰富，储量影响顶煤冒放性的主要影响因素有：煤层强度、约为煤炭总储量的44％，厚煤层的产量也占总产量赋存深度、煤层夹矸；顶板岩性及厚度；放煤工艺等。的40％以上。厚煤层资源在我国广泛分布且厚煤层由地质资料可知，5号的单向抗压强度为14MPa，根是我国实现高产高效开采的主采煤层，研究厚煤层据煤层的硬度系数与顶煤跨落角的关系(引用)，可的开采技术，对于提高我国的资源可持续发展性及以求得垮落角为100。～120。，

3、平均为110。，顶煤经济效益具有重要的意义。能够随采随冒。目前特厚煤层的开采方法主要可分为大采高一次为使顶煤能够在支承压力作用下完全破坏，赋采全厚综采采煤法、综采放顶煤方法和分层开采方法。存深度应能满足条件3：H≥11．7Re，其中H代表赋在现有的技术装备条件下，煤层厚度在3．5～6．Om时应存深度，由5号煤层的单轴抗压强度Rc求得放顶煤优先采用大采高一次采全厚综采采煤方法；煤层厚度的要求埋藏为163m，实际首采工作面的埋深约为在6～10m时可选用放顶煤一次采全高开采方法；当煤200m，适合综放开采。层厚度大于10m时可采用分层开采和放顶煤开采两首采工作面含1～5层夹矸，夹矸

4、厚0．28～种方法，其选择的依据主要取决于煤层的可放性。本文0．76m，一般小于0．50m，属结构简单复杂，主要岩将针对栖凤煤矿所采用的分层开采技术进行研究。性为炭质泥岩，夹矸层厚度对放顶煤的影响较小；5号煤层直接顶板或老顶为中细粒、中粗粒砂岩，厚度l综放工作面地质条件及分析0～12．10m，岩性为灰白色，质硬，裂隙发育，成分主要栖凤煤矿位于山西省忻州市宁武县，于2009年以石英为主，属半坚硬～坚硬岩石。直接顶或伪顶为整合后隶属于山西忻州神达栖凤煤业有限公司，矿泥岩、砂质泥岩，厚度0～13．82m，岩性为灰色、灰黑井设计生产能力0．90Mfa。本矿井主采煤层为2号煤色，质软，

5、属软弱～半坚硬岩石。根据该矿普采放顶层与5号煤层。煤工作面实际参数，其顶板粘结性较差，工作面初次首采5号煤层属于石炭系上统太原组，首采工来压步距在12～18m左右，顶板较易垮落，5号煤层作面为51401工作面，埋深约为200m。5号煤层平均节理发育，冒放性较好。综合以上分析，可以确定可采厚度14．5m，结构简单，属厚～特厚煤层。煤层平本矿5号煤层顶煤冒放性较好。均倾角为18。，属于缓倾斜煤层。3数值模拟结果分析在矿井整合前由于开采工艺落后，造成大量的资源损失。如果对5号采用分层综采，则会造成分层3．1模型的建立过多，增加巷道掘进工程量和工作面搬家次数，不符为了掌握确定分层厚度

6、开采条件下，上分层开合经济效益要求。但若采用综采机械化放顶煤开采采活动对下分层的影响，本次参数方案确定借助有方法，则不能满足国家对于放顶煤安全生产的采放限差分元数值模拟软件FLAC3D进行确定。比要求。故建议对5混合煤层采取分层综合机械化FLAC3D采用摩尔库伦屈服准则判断岩体的破放顶煤开采方法进行开采。坏，采用软化模型反映煤体破坏之后，残余强度随着变形发展的而逐步破坏降低的性质。2顶煤冒放性研究根据本工作面的地质及开采条件，确定模型的·75·