块度级配对散体顶煤流动特性影响的试验研究

• 作者: 张锦旺 李良晖 王家臣 魏炜杰
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 顶煤块度级配 放煤量 初始煤岩分界面 顶煤运移轨迹 流动特性
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 页码范围: 985-994
• 页数: 10页
• 分类号: TD823
• 字数: 5459字
• 语种: 中文

摘要

掌握破碎后散体项煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础.不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一.为了研究块度级配对散体顶煤流动特性的影响,基于自主研制的放煤试验台,采用物理模拟试验和理论分析相结合的方法探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响.不同块度级配条件下的放煤试验结果表明,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱频繁而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口中心线逐渐偏向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其运动轨迹基本符合横向抛物线形式.支架上方顶煤颗粒运动速度明显快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒运动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口以后,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大.基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,结合放煤试验结果确定了不同顶煤块度级配条件下煤岩分界面理论方程的修正系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的修正系数kR的取值为0.30 ～0.35,采空区侧分界面理论方程的修正系数|kL|的取值为0.25 ～0.28;讨论了顶煤块度级配对方程修正系数的影响规律,发现随着顶煤平均块度的增大,kR和|kL|的取值范围呈增大趋势.