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长壁综采面双煤机开采理论与实践

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变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景与意义(Research Background and Significance)

1.2 国内外研究现状(Research at Home and Abroad)

1.3 研究内容、方法及技术路线( Research Contents and Methodologies and Technical Routes )

1.4预期创新点(Expect innovation)

2 超长综采面双采煤机开采方法与设备配套

2.1 综采面双采煤机开采工艺( Mining technology in fully-mechanized working face with double shearers)

2.2 双采煤机综采面设备配套特点(Equipment characteristics of fully mechanized coal mining face with Double Shearers)

2.3 双采煤机综采面设备生产能力与空间尺寸校核(Production capacity and verification of spatial size with Double Shearers )

2.4 设备改造与开采工艺控制( Equipment modification and mining process control )

2.5 本章小结(Summary)

3 综采面双煤机开采工艺方式及参数优化

3.1 两台采煤机割煤任务分配的理论模型(The theoretical model for the task distribution of the coal cutting )

3.2 开采工艺方式与参数优化( Mining Technology and Optimization)

3.3 参数优化与循环作业方式( Parameter optimization and circulating operation )

3.4 本章小结(Summary)

4 超长双采煤机综采面顶板破断规律与控制技术

4.1 顶板变形破坏规律的理论分析( Theoretical analysis on deformation and failure law of roof )

4.2 超长工作面顶板变形破坏规律的数值模拟( Numerical simulation of the deformation and failure law of the roof in the Ultra-long working face )

4.3 多点卸载条件下采动围岩应力分布规律研究(Study on the stress distribution law of mining rock under the condition of multi point unloading)

4.4顶板安全控制技术(Technology of roof safety control)

4.5 矿压规律实测分析( Measurement and analysis of pressure behaviour)

4.6本章小结(Summary)

5 断层发育区超长综采面双采煤机快速过断层技术

5.1 超长综采面双采煤机快速过断层技术(Technology pattern for passing fault quickly in Ultra-long fully mechnized working face with double shearers )

5.2 工作面过断层采动应力围岩分布特征( Distribution characteristics of surrounding rock in working face passing fault mining )

5.3 工作面过断层效果分析(Analysis on the effect of working face passing fault)

5.4 本章小结(Summary)

6 长壁综采面双采煤机开采实践

6.1 工作面概况(General situation of working face)

6.2 双采煤机综采面安全保障技术(Security assurance technology of ultra long wall fully mechnized working face with double shearers)

6.3 应用效果分析(The analysis of the application effect)

6.4 本章小结(Summary)

7 主要结论与研究展望

7.1 主要结论(Conclusions)

7.2 研究展望(Future Works)

参考文献

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摘要

针对处于中后期生产矿井“降本增效”开采问题,提出了基于现有开采装备,双采煤机综采提高工作面产量和采出率的技术思路,以兖矿集团济宁二号煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的研究方法,对长壁综采面双采煤机开采的设备配套、改造与控制,综采面双采煤机开采工艺方式与参数优化,超长双采煤机综采面顶板破断规律与控制技术以及综采面双采煤机快速过断层技术等进行了系统深入的研究。
  本研究主要内容包括:⑴提出了长壁超长综采面双采煤机开采的工艺模式与设备配套方案。依据两台采煤机进刀位置及割煤方向不同将双采煤机开采工艺分为同向、相向割煤两种回采工艺方式;通过建立双采煤机综采面刮板输送机多点弯曲条件下运行阻力校核的数学模型,确定采煤机合理的过煤空间高度、刮板输送机最大可弯曲长度和运输量,为采煤机改造和防控因刮板输送机煤流局部堆积、载荷不均而导致的压机和推移断链等事故的发生提供了理论依据。⑵建立了双采煤机综采面采煤机割煤任务分配的理论模型,得到采煤机割煤范围与割煤速度、地质异常体影响区域之间的相关关系,确定了两台采煤机的合理割煤区域和“会机”位置;在实测采煤工时的基础上,对同向、相向两种开采工艺方式和参数进行了优化,确定了双采煤机综采面高效的循环作业方式和劳动组织方式,使中厚煤层工作面的产能提升到6Mt/a。⑶建立超长工作面顶板破断的薄板力学模型,分析了工作面长度对顶板应力分布与破断形式的影响;模拟分析了超长工作面采动应力、塑性区发育的时空演化,得到了工作面长度、推进速度与工作面来压强度的关系;针对双采煤机开采特点,分析了多点卸载条件下的采动应力演化规律,实施了顶板安全控制技术,并实测了双采煤机超长综采面的矿压显现规律,实现了安全高效开采。⑷根据采煤机割煤任务的理论模型,确定了双采煤机过断层时采煤机的合理割煤范围和“会机”位置;揭示了断层区采动应力与塑性区发育规律和支架初撑力对其的影响,确定了断层的影响范围;提出并实施了采用两台采煤机一煤一岩、煤岩同割、作业范围动态调整的过断层方法,工作面过断层速度提高50%以上。

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