大采高综放工作面合理采高和放煤步距优化研究.docx

大采高综放工作面合理采高和放煤步距优化研究.docx大采高综放工作面合理采高和放煤步距优化研究摘要:本文在以往研究成果的基础上通过运用数值模拟、理论分析等多种研究方法,研究和分析厚煤层大采高综合放顶煤工作面合理采高和放煤步距等工艺参数的优化计算。应用FLAC3D软件模拟不同采高对应力场分布、剪应力场分布、位移分布等影响结果,应用PFC软件对放煤步距等工艺参数进行分析,模拟得出4m采高为相对合理的割煤高度,4m采高条件下,为提高顶煤回收率,可以采用一刀一放顺序放煤。关键词:数值模拟;放煤步距;大采高;综放同煤集团同忻煤矿位于大同市西南大约20km的位置,处于大同煤田的东北部,行政隶属大同市南郊区。井田含煤二十余层,其中可采十三层,由上向下为:2#-1,2#-3,3#,4#,7#,9#,10#,11-1,11#-2,12#-1、-2、14#、15#层,均为弱粘煤,为优质动力用煤。挥发性高、发热量高,硫分比其它矿偏高。井田内各煤层顶、底板多为细粉砂岩互层、细砂岩或中、粗粒砂岩,有时为砾岩和页岩,一般为钙质胶结及泥质胶结,致密坚硬。1建立数值模型为了系统的分析工作面采场的围岩受力与工作面巷道变形关系的过程,以同忻矿8106工作面的开采技术条件作为背景,建立起了三维计算模型用来数值模拟,模拟软件选用FLAC3D。模型沿走向长度100m,倾向长度100m,高度120m,包括顶、底板的岩石层和煤层,。模型一共有114666个三维单元,122012个节点。模型上部施加垂直载荷模拟上覆岩层的重量,底面限制垂直移动,侧面限制水平移动。根据现场的取样分析和岩石力学的试验结果,当载荷加载到极限强度后,岩体发生破坏,在峰后的塑性流动中,岩体的残余强度随着变形逐渐减小。<E:\123456\中小企业管理与科技?上旬刊201510\1-297\242->式中,c和φ分别是粘结力和摩擦角,σ1、σ3分别是最大和最小主应力,当fs>0时,材料产生剪切破坏。岩体具有较高的抗剪切强度,抗拉强度相对较低,所以岩体一般以受拉破坏形式为主。因此,可以根据岩石的抗拉强度判断岩体是否破坏。考虑到岩石的尺度效应,根据相关机构研究所提供的现场的调查结果与岩石力学试验,模拟计算时采用的岩石力学参数见表1。8106工作面煤层平均埋藏深度为860m,平均岩体容2500KG/m3,由此可求得上覆岩层产生的垂直应力为-13Mpa,因此在模型上部施加13Mpa的垂直应力,同时加入构造应力的影响,取垂直应力与水平应力相等,为13MPa。在模型两侧同时施加13MPa的水平应力。,随着采高的不断增大,工作面煤壁发生的剪切应变率逐渐会增大:①当采煤的高度达到3m时,剪切应变主要会发生在煤壁的下方,深度在1000mm左右,高度在2500~3000mm左右。②当采煤高度达到4m时,剪切应变会发生在煤壁上方,高度和深度都有了不少的增加,在煤壁前方2m~,顶板里也有了剪切应变。③,剪切应变能布满整个煤壁。但煤壁的上方产生了较大的剪切应变,说明煤壁片帮会首先发生在煤壁上方。,,,因为工作面开采,煤壁会产生一种工作面推进方向的水平位移。随着采高的增大位移