两硬特厚煤层大采高综放煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制研究
王家臣1
刘云熹1
张伟2
王兆会1
陈坤1
王世荣1
李子健1
郑参喆1
张定堂3
1.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 1000832.陕西未来能源化工有限公司 金鸡滩煤矿,陕西 榆林 7190003.郑州煤矿机械集团有限责任公司,河南 郑州 450016
摘要：大采高综放开采是实现特厚煤层安全高效开采的重要技术途径,但两硬特厚煤层大采高综放开采面临煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制难题.以金鸡滩煤矿 111 工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、数值计算、现场实测等方法,研究了两硬特厚煤层大采高综放工作面高帮煤壁与坚硬顶煤联动破坏机理,揭示了顶煤冒放性与煤壁稳定性的负向反馈机制,开发了煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制技术.研究结果表明:直覆厚硬顶板大采高综放工作面支架阻力高、动载剧烈,煤壁破坏范围广、深度大,顶煤破碎块度大,大块顶煤易成拱,放煤效率低.构建了大采高综放工作面支架-围岩系统结构模型,提出了厚硬顶板冲击作用下支架阻力和煤壁压力计算方法,揭示了支架刚度对厚硬顶板载荷传递路径的控制作用.基于最小势能原理确定了高帮煤壁与坚硬顶煤极限承载能力,确定了大采高综放工作面煤壁与顶煤联动失稳、协同稳定及非同步响应条件.定义了煤壁稳定性系数与顶煤冒放性系数,得到了两者随采放比的演化特征,揭示了煤壁稳定性与顶煤冒放性的负向反馈机制.最后,开发了集厚硬顶板压裂+高强度-高刚度支护+采放比优化+工作面设计四位一体的高帮煤壁稳定性与坚硬顶煤冒放性协同控制技术,在现场进行了工业性试验,煤壁破坏范围降低 59%,坚硬顶煤放出率达到 83%,实现了特厚煤层大采高综放工作面安全高效开采.
关键词：大采高综放厚硬顶板煤壁稳定性顶煤冒放性采放比
分类号：TD801(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC2907501)国家自然科学基金(52374106)国家自然科学基金(52474116)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-03（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 1-14 )
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