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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

近距离煤层群协调开采支架工作阻力计算方法与系统

2023-10-08



本论文创新点



建立了近距离煤层群协调开采模式下煤层开采顶板砌体梁式、散体给定式及散体给定-砌体梁式平衡结构模型,提出了各煤层开采支架工作阻力的计算方法;开发了适用于开滦集团“近距离煤层群开采覆岩破断及支架载荷评价系统”,以实现支架工作阻力的动态数据计算与分析;对各煤层支架载荷利用率进行梳理,验证了目前各煤层支架额定工作阻力经验选择结果的合理性,并利用上述计算方法与系统重新核定了各煤层支架额定工作阻力。

题 目



近距离煤层群协调开采支架工作阻力计算方法与系统

作 者



李杨1任玉琦1李铁峥1杨坤鹏2金向阳1,3

单 位



1. 中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院
2. 北京天地华泰矿业管理股份有限公司
3. 中煤科工集团国际工程有限公司


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摘   要



近距离煤层群协调开采模式下,由于煤层间的开采扰动影响,各煤层开采顶板结构特征不尽相同,因此各煤层开采支架工作阻力的计算方法也存在差异。为针对性地为各煤层开采支架额定工作阻力确定提供思路,综合应用理论分析、系统开发及现场实测方法,对各煤层开采支架工作阻力的计算方法进行了研究。主要成果有:①建立了煤层开采顶板砌体梁式、散体给定式及散体给定−砌体梁式平衡结构模型。砌体梁式平衡结构适用于未受开采扰动影响或受到的开采扰动影响较小的煤层开采;散体给定载荷平衡结构适用于煤层顶板岩层为单一岩层,且受到上部煤层开采影响的煤层开采;散体给定载荷−砌体梁式平衡结构适用于顶板岩层为多层岩层,且层间存在厚度较大,岩性较硬的岩层,同时受到上煤层开采影响岩层仍能保持连续性与完整性的煤层开采;②开发了适用于开滦集团“近距离煤层群开采覆岩破断及支架载荷评价系统”,提出了各煤层支架额定工作阻力的建议选择结果。通过各煤层开采支架压力实测,采用支架额定工作阻力经验选择结果后,各煤层开采支架载荷利用率普遍偏低,支架载荷富余量偏大。而采用各煤层支架额定工作阻力的建议选择结果后,各煤层开采支架载荷利用率明显提高。









作者简介





    
李杨

教授

博士生导师

李杨,河北唐山人,教授,博士生导师,入选国家级青年人才项目,现任中国矿业大学(北京)资源科学与工程系系主任,放顶煤开采煤炭行业工程研究中心副主任,兼任中国煤炭学会煤矿系统工程专业委员会秘书长。主持国家自然基金青年基金与面上项目,承担并参与美国联邦政府职业安全健康研究院(NIOSH)基金项目、国家重点研发计划项目、国家重点基础研究发展计划(973计划)等国家级及省部级课题。美国SME开采勘探冶金协会、国际采矿教授协会、国际矿业研究联盟成员。获2016年全国煤炭青年科技奖。获得国家科技进步二等奖1项、省部级奖10项。发表学术论文40余篇,出版全英文专著1部、全英文合著1部。




研究方向



主要研究方向为煤层群开采、矿山压力及岩层控制。
主要成果



1、根据我国近距离煤层群煤系地层分布特点,给出了近距离煤层群的定义与定量判据,提出了近距离煤层上下行协调开采模式,构建了“采场-采空区”围岩控制原理,建立了开采扰动定量判别式与扰动评价系统,开发了煤层群开采岩层控制多信息评价平台,实现了近距离煤层群安全高效开采;

2、提出了浅埋多煤层开采覆岩移动结构定量判据,揭示了顶板及覆岩移动规律;分析了水岩耦合损伤作用下煤层开采诱发矿井突水的特征,研究采动后的多场水岩耦合作用机理,建立了采动岩体结构与地下水运移关系模型,揭示水岩耦合损伤作用下煤、岩体的变形和中高位含水层破坏的全过程,为完善我国浅埋多煤层开采与突水预控理论提供了开采实践;

3、针对破坏区煤层以及残留煤炭资源,创新了连续空巷破坏区下长壁开采围岩控制理论与应用技术,建立了过破坏区的“动态顶板结构模型”,得出了工作面过连续空巷动态支架载荷计算公式,为支架合理选型提供了依据,同时为过破坏区时顶板来压预警提供了理论支撑。



引用格式




李 杨,任玉琦,李铁峥,等. 近距离煤层群协调开采支架工作阻力计算方法与系统[J]. 煤炭科学技术,2023,51(7):268−277

LI Yang,REN Yuqi,LI Tiezheng,et al. Calculation and system of support resistance of shield for contugous-multiple coal seams with coordinated mining[J]. Coal Science and Technology,2023,51(7):268−277


END

责任编辑:朱恩光

设计排版:冯春晖

审       核常   琛


  责任编辑:宫在芹
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