底层大采高综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的物理模拟研究.pdf

第26卷第5期岩石力学与工程学报Vol.26No.5
2007年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2007

底层大采高综放全厚开采20m特厚中硬煤层
的物理模拟研究

111222
康天合，柴肇云，李义宝，葛耀勇，张会斌，刘瑞荣

(1.太原理工大学采矿工艺研究所，山西太原030024；2.内蒙古伊泰集团有限公司伊泰煤炭股份有限公司，内蒙古自治区鄂尔多斯017000)

摘要：根据酸刺沟煤矿6–1#煤层的赋存条件，运用1∶30的大比例物理模拟试验，研究底层4.5m大采高综放全
厚开采20m特厚煤层顶煤和顶板垮落特征、采空区垮落矸石的碎胀特性和堆积角、支架的工作阻力、煤炭回收
率以及煤壁前方支承压力作用特征等。研究结果表明：(1)底层大采高综放全厚开采20m特厚中硬煤层，在技术
上是可行的。(2)根据顶煤、顶板垮落特征，工作面的开采过程可分为初采阶段、过渡阶段和正常放煤阶段。在
初采与过渡阶段，煤炭回收率n随工作面推进距离L的增加呈对数规律提高。(3)进入正常放煤后，顶煤放出率
可以达到70%，工作面采出率可以达到75%。顶煤放出率随顶板岩梁的垮落呈周期性变化。(4)在支架后方会出
现大厚度顶煤悬伸，顶板周期性垮落时会发生大高度切顶现象，要求支架有足够的抵抗顶煤、顶板断裂产生的向
后旋转作用力。(5)为确保安全和顶煤及时垮落，应实施预爆破或预注水弱化顶煤措施。
关键词：采矿工程；底层大采高；20m特厚中硬煤层；矿压特征；煤炭回收率
中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：1000–6915(2007)05–1065–08

STUDYONPHYSICALSIMULATIONOFFULL-SEAMMININGFORA
20mVERYTHICKANDMEDIUMHARDSEAMBYSUB-LEVELCAVING
MININGWITHHIGHBOTTOMCUTTINGHEIGHT

KANGTianhe1，CHAIZhaoyun1，LIYibao1，GEYaoyong2，ZHANGHuibin2，LIURuirong2
(1.InstituteofMiningTechnology，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan，Shanxi030024，China；
2.CoalCo.，Ltd.，InnerMongoliaYitaiGroupCo.，Ltd.，Erdos，InnerMongoliaAutonomousRegion017000，China)

Abstract：BasedontheconditionofNo.6–1coalseamofSuancigouCoalMine，thecavingcharacteristicsofthe
topcoalandroof，thebulkincreasepropertyandthestackingangleofthecavedrockbehindthepoweredsupport，
theworkingresistancesofthepoweredsupportandthecoalfacerecoveryetc.ofthefully-mechanizedsub-level
cavingfull-seamminingwithhighbottomcuttingheightforthe20mverythickandmediumhardseamhavebeen
studiedby1∶30physicalsimulation.Someconclusionscanbedrawnasfollows.(1)Itisfeasibleintechnology
tousefull-seamminingforthe20mverythickandmediumhardseambyfully-mechanizedsub-levelcaving
miningwithhighbottomcuttingheight.(2)Accordingtothetop-coalcavinganddrawingcharacteristics，the
miningprocessofworkingfacemaybedividedintotheinitialminingstage，thetransitionstageandthetop-coal
normalcavingstageinwhichthefacecoalrecoveryrationincreasesinalogarithmicformwithincertaindistance
ofthefaceadvance.(3)Thecoalfacerecoverymayreachto75%