特厚煤層綜放開采頂煤放出規(guī)律的數(shù)值模擬研究

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1、全日制碩士學位論文特厚煤層綜放開采頂煤放出規(guī)律的數(shù)值模擬研究申請人姓名：張群磊指導教師：李化敏學位類別：工學碩士專業(yè)名稱：礦業(yè)工程研究方向：采礦理論與技術河南理工大學能源科學與工程學院二○一七年六月中圖分類號：TD821密級：公開UDC：622單位代碼：10460特厚煤層綜放開采頂煤放出規(guī)律的數(shù)值模擬研究NumericalSimulationstudyoncharacteristicsoftopcoalreleasefromfullymechanizedmininginextrathickcoalseam申請人姓名張群磊學位類別工學碩士專業(yè)名稱礦業(yè)工程研究方向采礦理論

2、與技術導師李化敏職稱教授提交日期2017年3月答辯日期2017年6月河南理工大學致謝本論文是在李化敏教授精心指導下完成的，在論文寫作過程中導師在論文選題，現(xiàn)場實踐和論文撰寫方面給予了非常詳盡的指導。導師嚴謹?shù)闹螌W和科研態(tài)度、誨人不倦的育人作風使我受益匪淺，在此特向李化敏老師表示誠摯的感謝和深切的敬意！特別感謝中國科學院力學研究所李世海研究員、馮春老師、馬照松老師、周東老師、王杰博士、段文杰博士、郭汝坤博士、唐德宏博士、樊志勇博士等對論文的理論分析和數(shù)值模擬給予的詳盡指導和幫助！感謝馮軍發(fā)博士、李回貴博士、劉闖博士、王伸博士在論文選題、方案設定及課題組討論中給予的指導和

3、幫助!感謝張旭和師兄在工程現(xiàn)場觀測分析、工程方案制定及論文寫作過程中給予的指導和幫助！感謝朱乾坤、申路路、宋遠等同學在論文寫作分析討論過程中給予的指導和幫助！感謝同煤集團塔山礦和同忻礦的相關工程技術人員和領導在工程現(xiàn)場方面給于的詳盡指導和幫助！特別感謝我的父母親人，正是他們在生活上給予我的關懷和幫助、對我學業(yè)的默默支持和付出使我得以安心科學研究，順利完成學業(yè)！最后，感謝各位專家、教授在百忙之中對論文的審閱和指導！摘要為研究特厚煤層綜放開采的頂煤放出規(guī)律，以大同礦區(qū)同忻煤礦的綜放開采工作面的實際條件為工程基礎，以三維地質建模、理論分析和數(shù)值模擬等為研究手段。結合CAD、

4、SUFFER和ANSYS等軟件進行工作面煤層三維地質建模；通過關鍵層理論，分析工作面上覆巖層的賦存特征；運用數(shù)值模擬方法研究頂煤的放出規(guī)律，對比優(yōu)化放煤工藝；通過理論分析推導影響工作面正常生產(chǎn)的主要放煤參數(shù)的理論公式。研究結果表明：通過煤層三維建?？梢灾庇^獲得不同空間位置的煤層賦存狀態(tài)；隨著頂煤厚度的增大，頂煤的有效放出率逐漸降低；傳統(tǒng)放煤工藝的單支架放煤時間不規(guī)律，自動化放煤規(guī)律且便于操作；頂煤放出體在工作面方向成近似橢圓態(tài)，在工作面推進方向上呈偏向采空區(qū)的不規(guī)則橢圓態(tài)；增大放煤步距，頂煤放出率降低；多輪自動化放煤工藝可使煤矸分界面平緩下沉，有效提高頂煤的放出率，降

5、低含矸率。通過理論分析建立了單支架放煤時間與整個工作面放煤時間的關系，建立了同時放煤的支架數(shù)量與后刮板機運煤功率之間的關系。關鍵詞：三維建模；關鍵層理論；數(shù)值模擬；放煤參數(shù)IAbstractInordertostudythelawofthetopcoalreleaseinthethickcoalseam,thepracticalconditionsofthefullymechanizedtopcoalcavingfaceinDatongminingareaaretheengineeringbasis,andthethree-dimensionalgeologicalm

6、odeling,theoreticalanalysisandnumericalsimulationareusedastheresearchmeans.CombinedwithCAD,SUFFERandANSYSsoftwareforcoalseamthree-dimensionalgeologicalmodeling.Throughthetheoryofkeylayer,thecharacteristicsofoverlyingstratainworkingfaceareanalyzed.Thenumericalsimulationmethodwasusedtostu

7、dythereleaselawoftopcoal,andthecoalprocesswasoptimized.Thetheoreticalformulaofthemaincoalcavingparameterswhichaffectthenormalproductionofworkingfaceisdeducedbytheoreticalanalysis.Researchindicates:Throughthethree-dimensionalmodelingofcoalseam,theoccurrencestatusofcoalseamwithdi