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以神华乌海能源集团公乌素煤矿1604综放工作面为背景,根据该工作面的煤矿地质报告、煤层赋存条件、补充的钻孔柱状图等地质资料,在收集了煤矿基本的资料和煤岩样后,在实验室中进行了岩石力学实验,并运用理论分析、FLAC3D数值模拟等方法,建立该工作面的数值模型,研究了具体的采煤关键参数对煤矿安全生产的影响。 具体研究了以下内容:①通过有关理论及经验公式计算出了该工作面合理的放煤高度、顶煤岩破碎高度等有关参数;②通过在煤矿的煤岩样取样及实验室岩石力学实验,得到了1604放顶煤工作面煤岩样试件的视密度、抗拉强度、单轴抗压强度、抗剪强度、弹性模量、内聚力、泊松比和内摩擦角等岩石力学参数;③通过改变工作面的采高和放煤步距来分析研究了采高和放煤步距的改变对工作面顶煤冒放性和煤壁稳定性的影响规律,④通过数值模型的开挖运行以及模拟分析,得到了工作面在倾向长度不同的情况下,工作面多个测点的前方支承压力的变化规律;⑤现场在采用了具体的参数后,进行了效果分析,生产高效、经济效益较好,工作面条件安全。 利用FLAC3D软件模拟参数变化的情况,总结综放工作面顶煤、煤壁的矿山压力和矿压显现的数值显现规律,从而对采放比、放煤步距、倾向长度等放顶煤工艺关键参数进行优化以获得合理的参数范围:研究结果表明采高控制在2.5m~3.5m之间时,顶煤破碎性较好,煤壁稳定性也较稳定;放煤步距选择0.6m时,已经基本满足了工作面放顶煤和维护煤壁稳定的需求;工作面倾向长度定义到300m以上时,工作面前方支承压力的变化趋势已变缓;现场的工作面生产条件既达到了安全生产的要求,又实现了较好的经济效益。 由实验及模拟的结论可以看出,公乌素煤矿1604放顶煤工作面在应用了具体的采煤关键参数后,并在采取了相应的措施下,可以保证1604放顶煤工作面的高产高效的安全生产工作。