不同放煤方式对煤矿开采效果的影响.pdf

第6 5 卷第2 期2024年1 月自动化应用Automation ApplicationVol.65 No.2Jan 2024不同放煤方式对煤矿开采效果的影响王彪（山西煤炭运销集团小窑头煤业有限公司，山西大同0 37 0 0 3）摘要：针对不同放煤方式的开采效果，依据工作面的工况，基于PFC建立仿真分析模型，模拟了单轮顺序、单轮间隔及双轮顺序3种放煤方式。通过对放煤过程及放煤结果的统计分析，结果表明，采用双轮顺序放煤得到的开采效果最佳，此时放煤得到的顶煤采出率最高，含研率最低。关键词：煤矿综采，放煤方式，仿真分析中图分类号：TD823Influence of Different Coal Discharge Methods on the Effectiveness of Coal Mining(Xiaoyaotou Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coal Transportation and Marketing Group,Datong,Shanxi 037003,China)Abstract:Aiming at the mining effect of different coal discharge methods,based on the working conditions of the workingface,a simulation analysis model is established based on PFC,and three types of single-round sequence,single-roundinterval and double-round sequence are simulated.Through the statistical analysis of the coal releasing process and coalreleasing results,the results show that the best mining effect is obtained by using double-round sequential coal releasing,andthe top coal extraction rate obtained by coal releasing at this time is the highest,and the gangue rate is the lowest.Key words:fully mechanized coal mining,coal discharge method,simulation analysis文献标识码：AWANGBiaoD0I:10.19769/j.zdhy.2024.02.0040引言随着对煤炭不断地开采使用，我国煤炭开采逐渐向西部地区转移1 。在西部地区的煤炭赋存中，厚煤层的煤炭资源分布广泛且分布环境较复杂，综采技术的发展使用为西部地区的煤炭开采提供了较好的开采方式。在煤炭综采过程中 2 ,采煤工艺受多种因素的影响，需依据现场的实际工况组合调整工艺参数，以实现较好的开采效果。在不同的工艺组成中，放煤方式是影响煤矿综采效果的重要因素 3本文采用仿真模拟的形式分析研究不同放煤方式对煤矿综采的采出率、含研率参数的影响，选取较优的放煤方式，以增强煤矿的开采效果 4。1不同放煤方式分析模型的建立在煤矿综采过程中，采煤机、液压支架及刮板输送机是其主要的开采设备。液压支架对工作面提供支撑保护，采煤机与刮板输送机联合控制对煤岩进行截割落煤并输送,产生的顶煤通过支架的控制形成放煤口 5 ,落煤通过放煤口运动至刮板输送机。在放煤过程中，不同的放煤顺序、放煤口的放煤次数及放煤量的变化、沿着工作面方向作者简介：王彪，男，1 9 9 2 年生，助理工程师，研究方向为采矿工程。开启的放煤口的不同组合形成不同的放煤方式，均会对煤矿开采的效果产生影响。在放煤过程中，根据放煤口开启的顺序，可分为顺序放煤及间隔放煤；根据单个放煤口开启的时间，可分为单轮、双轮及多轮放煤。此外，单个放煤口可分为等量放煤及不等量放煤，放煤口开启的数量可分为单口放煤及多口放煤。在实际开采过程中，由于等量及不等量的控制具有一定难度，因此，单口与多口放煤大多依据开采的时间进度要求确定。针对不同放煤方式对采出效果的影响,本文采用PFC仿真模拟的形式进行分析，通过模拟煤炭圆形颗粒介质的运动及其相互作用，模拟顶煤的放出过程及煤的堆积状态，以便于分析放煤方式的影响。以某综采工作面为例,其煤层的埋藏深度为2 2 0 m，平均煤层的厚度为7.5 m,割煤高度为2.3m,在开采过程中，采放比为1:2.4。本文以顶煤及上部煤研建立分析模型，在模型中,放煤口的宽度为0.6 m，两放煤口之间的距离为1.5m。在开采过程中,由于采空区的存在使得顶煤存在一定的流失,建立煤层的分布模型如图1 所示,其中,中间区域表示上部顶煤，下部区域表示中部顶煤，上部区域表示上层煤研。依据工作面的分布特性，采用单轮放煤、单轮间隔放煤及双轮顺序放煤3种放煤方式进行分析。单轮顺序放煤.11自动化应用系统解决方案指按支架的顺序依次放煤，见研后停止。单轮间隔放煤指先对单号支架放出一定量的顶煤，然后进行双号支架的放煤，完成顶煤的放出,这种方式的控制过程较复杂，但在放煤过程中可将煤岩的分界线不断下移，可以提高放出率。双轮顺序放煤指在第1 轮放煤过程中,针对存在采空区影响范围内不进行放煤，按支架顺序跳过受影响范围，依次放出顶煤的1/2，再按支架顺序进行第2 轮放煤，见研后停止。图1 煤层开采分析模型2放煤方式对开采效果的仿真分析2.1不同放煤方式的放煤过程采用PFC模拟3种放煤方式的放煤过程，在单轮顺序放煤过程中，四号支架放煤后的煤层分布如图2 所示。在单轮放煤过程中,放煤口的上方有一定规则的落煤空间，通过尾梁的摆动作用，可以减小顶煤的块度，提高顶煤的冒落性。在单轮放煤过程中，放煤口上方的煤层因支撑能力减弱而具有较好的流动性，快速运动至落煤口。在四号支架放煤结束后，中部的顶煤减少，上方的煤量降低，顶煤有较多的活动空间，煤研的下落开始不规则变化，易从放煤口放出。图2 单轮顺序四号支架放煤结束单轮间隔放煤先进行单号支架的放煤，然后进行双号支架的放煤，使得顶煤的放出规则性提高，具有较好的流畅性。在放煤过程中,经过单号支架的放煤可将顶煤的煤研分界线形成规则的顶煤集中区域，然后进行双轮放煤放出。双轮顺序放煤跳过受到采空区影响的支架，先将工作面顶煤放出1/2,由此可以降低煤的分界线,同时将受采空区影响的顶煤与未受影响区的域放置在同一平面,为上方顶煤提供了充足的运动空间，然后进行第2 轮的顺序放煤，使得顶煤的流出具有较强的规律性，煤的分界线下降较平衡。经过第2 轮放煤后其煤层的分布如图3所示。第2 期图3双轮顺序放煤结束2.2不同放煤方式的放煤结果放煤结束后，统计分析3种不同放煤方式的放出煤量，其中，单轮顺序放煤得到顶煤颗粒总数为331 0,单轮间隔放煤得到的顶煤颗粒总数为36 8 0,双轮顺序放煤得到的顶煤颗粒总数为37 40,对比可知,双轮顺序放煤得到的顶煤数量最多。进一步分析放煤的采出率及含研率,得到3种放煤方式的开采效果，如表1 所列。表1 不同放煤方式的开采效果放煤方式顶煤采出率单轮顺序放煤79.3%单轮间隔放煤88.1%双轮顺序放煤90.5%由表1 可知，单轮顺序放煤得到的顶煤采出率最低、含研率最高，双轮顺序放煤得到的顶煤采出率最高、含研率最低,单轮间隔放煤得到的数据均介于两者之间。由此可知，采用双轮顺序放煤得到的采出效果最佳。3结语在煤矿综采过程中，放煤口的开启时间及顺序不同，会形成不同的放煤方式,对顶煤的放出具有重要影响，会影响煤矿的开采效果。针对不同放煤方式的开采效果,建立PFC仿真分析模型进行模拟。在单轮顺序、单轮间隔及双轮顺序3种放煤方式中，通过对放煤过程的模拟及放煤结果的统计分析，结果表明,工作面采用双轮顺序放煤得到的开采效果最好，此时的顶煤采出率最高，含研量最低，在提高煤炭产量的同时保证了采煤质量。1王良,厚煤层放顶煤开采中放煤方式的选取模拟分析 J.山西冶金,2 0 2 2,45(3)：8 8-8 9+1 0 5.2杨艺,高阳,罗开成,等.基于YADE的综放工作面进刀放煤三维仿真 J.煤矿安全,2 0 2 2,5 3(1)：1 6 7-1 7 3.3李东印,张伟宇,王文，等.特厚煤层综放开采倾向大比例试验平台研制与应用 J.河南理工大学学报（自然科学版),2 0 2 1,40(4):1-9.4张鹏鹏.山西晶鑫煤业32 1 7 综放工作面放煤工艺优化研究 J.煤炭与化工,2 0 2 1,44(5):6-8.5段志旭.不同放煤工序煤岩体破断机理试验研究 J.山东煤炭科技,2 0 2 0(9):1 9 6-2 0 0.含研率13%10.2%8.4%参考文献（责任编辑：李慧）12