大倾角松软煤层综放工作面工艺参数优化.pdf

2009 年第5 期 能源技术与管理 85 doi:10.3969/j.issn.1672- 9943.2009.05.032 大倾角松软煤层综放工作面工艺参数优化 1 2 2 顾乐常 ，马小涛 ，高 杰 (1 .连云港市煤炭工业公司白集煤矿，江苏徐州 221 1 37 ；2. 中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州 221 008) ［摘 要］以某矿大倾角、松软煤层综放工作面为例，采用相似模拟和PFC 数值模拟相结合的 方法，对采放比、放煤步距及放煤方向等主要参数进行了优化分析，确定了综放面 合理的工艺参数，为类似条件下的大倾角煤层综放开采提供参考。 ［关键词］大倾角；综放开采；放煤参数；相似模拟 + ［中图分类号］TD822 .1 ［文献标识码］B ［文章编号］1672蛳9943(2009)05蛳0085蛳02 2.2 数值模拟研究内容 1 工程概况 模拟内容： 某矿7302 工作面埋深450 m，地质条件复 （1）不同开采方式对顶煤回采率的影响模 杂，煤层裂隙发育、破碎，煤层倾角为20°~35° ，平 拟，推进方式分别进行仰采和俯采的数值模拟，为 均为28°。据掘进所见，工作面在回采过程中遇到 了便于比较，放煤步距统一取0.6 m。 一向斜构造和一条落差为1.5 m，前方上升的正断 （2）不同放煤步距对顶煤回采率的影响模拟。 层。工作面主采煤层赋存稳定，平均厚度为6.0 m， 根据工作面实际，煤层厚度为6 m，破碎矸石厚度 工作面走向长330 m，倾斜长210 m，其顶底板岩 取6 m。计算采用的岩石力学参数如表2 所示。 性如表1 所示。 表2 数值计算参数表 表1 综放面主采煤层顶底板岩性状况 岩石名称 容重/kg.m- 3 法向刚度/N ·m- 1 切向刚度/N ·m- 1 顶底板名称 岩石名称 厚度/m 岩性特征 直接顶 2 700 6e10 6e10 灰色，厚层状，石英、长石为主， 顶煤 1 300 3e10 3e10 老顶 中粒砂岩 10.48 含黑色矿物及少量白云母，坚 硬，f =7~15 2.3 计算结果分析 黑灰色，致密，性脆，含植物化 2.3.1 不同开采方式顶煤回采率研究 直接顶 砂质泥岩 3.8 石及煤屑，上部含砂质，f =3~7 计算模型如图1 所示。方案一模拟仰斜开采， 黑灰色，致密，性脆，富含大量 即A→B→C；方案二模拟俯斜开采，即C→B→A。 直接底 砂质泥岩 2.84 植物根部化石，f =3~7 计算后的煤矸冒落状态分别如图2 所示。 灰色，石英、长石为主，含黑色 老底 细砂岩 5.91 矿物及白云母，具裂隙、厚层 状，f =7~15 2 PFC 数值模拟研究 2.1 PFC2D3.0 简介 PFC 计算程序主要用于研究颗粒的运动规律 和散体力学分析，是由美国明尼苏打大学和美国 Itasca Consulting Group Inc. 开发的离散单元法的 计算软件。在研究顶煤冒放的问题中，通过现场实 验来得到颗粒介质本构模型相当困难，另外，随着 微机功能的逐步增强，用颗粒模型模拟