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专利号: 2018111973633
申请人: 河南工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种综放工作面多放煤口协同放煤方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)、起始放煤:第1个n个放煤口的放煤过程为起始放煤,第1个n个放煤口以近似倾斜直线的煤岩分界面进行放煤;在起始放煤开始时,同时打开第1个n个放煤口同时放煤,然后以时间间隔逆次关闭第n个放煤口至第2个放煤口,当第一个放煤口达到预定的时间间隔后,再同时打开第2至第n放煤口,使第1个n个放煤口同时放煤,此时,起始放煤结束;

2)、中间放煤:第1个n个放煤口和最后一个n个放煤口之间的放煤过程为中间放煤,此时第1个n个放煤口同时放煤;按照见矸关门的原则,当第1个放煤口见矸时,关闭第1个放煤口同时打开第(n+1)个放煤口,当第2个放煤口见矸时,关闭第2个放煤口同时打开第(n+2)个放煤口,始终保持n个放煤口同时连续放煤,按照这种放煤方式,直到当第(N-n)个放煤口见矸时,打开第N个放煤口,此时中间放煤过程结束,N为综放工作面的放煤口个数;

3)、末端放煤:最后一个n个放煤口的放煤过程为末端放煤,此时第N-n+1至第N个放煤口同时放煤;按照见矸关门的原则,在第(N-n+1)个放煤口见矸时,关闭该放煤口,保持(n-

1)个放煤口连续放煤;当第(N-n+2)个放煤口见矸,关闭该放煤口,保持(n-2)个放煤口同时放煤,直至仅有第N个放煤口放煤,第N个放煤口的关闭标志着末端放煤过程的结束。

2.如权利要求1所述的综放工作面多放煤口协同放煤方法,其特征在于:所述的步骤1)中所述的时间间隔的计算方法是根据放矿理论中的颗粒移动方程,估算各个放煤口开启的时间间隔,具体如下所述:

21)由类椭球体放矿理论知:

式中:Q:放出散体Qf时,颗粒A移动到达的位置相应的移动体体积,单位为m3;

3

Qf:放出时间t秒末放出的放出体体积,单位为m;

K,n1,m—实验常数,与放出条件和物料性质有关,K称为移动边界系数,n1称为移动迹线系数,m为速度分布指数;

q—单位时间的放出体体积,单位为m3;

R、R0、X0—颗粒A移动前的坐标为(X0,Y0,Z0),径向坐标值为R0;颗粒A移动后的坐标为(X,Y,Z),径向坐标值为R;

ρa为静止密度,ρ0为放出密度;散体放出前,散体场中的密度各处都相同,也不随时间而变化,即密度场是均匀场、定常场,设此时密度为ρa,ρa称为初始密度,ρ0称放出的散体密度;

22)类椭球体放矿理论实际散体的移动过渡方程为:式中:α是密度变化常数,其值是与静止密度ρa和放出密度ρ0有关的常数,由试验得出;

松动范围系数C是一个与放出条件和散体性质相关的实验常数,近似取15;

式中:Q0—移动前坐标X0、R0的颗粒A相应的移动体体积,单位为m3;

将Q、Qf、Q0值代入式2-48得:

化简后得:

式2-52是根据实际散体的移动方程,推导出来的移动散体在由点(X0、R0)移动到点(X、R)所需要时间t的求解公式,将已知的K、m、n1、α、q0、X0、R0、X、R直接代入式2-52中,即可求解t值,式中的X0、R0、X、R可根据放煤口中线与煤岩分界面交点处的坐标确定;

但是由于式2-52中X0、R0、X、R值大小都与开启的放煤口数量和位置有关,而放煤口数量和位置是一直变化的,因此要想用此方法进行求解时间t,必须对计算参数进行简化处理,即将每个放煤口中线上方颗粒整个移动过程中的放煤口数量,近似为一个平均的放煤口数量Nn进行计算,计算公式如下:…

Nn1,Nn2,Nn3…Nnn分别是第1、2、3、…n个放煤口中线上方颗粒整个移动过程中的放煤口数量;

23)、求解x

同时放煤的放煤口数量为x时,对第n个放煤口中线上的煤岩分界面有影响,则此时第n个放煤口的中线距离x/2放煤口处的水平距离为(nl-0.51-0.5xl),满足下式2-22:nl-0.5l-0.5xl<0.5xl+(0.30~0.36)h    (2-22)当同时放煤的放煤口数量为(x-1)时,此时放煤,对第n个放煤口中线上的煤岩分界面没有影响,则此时第n个放煤口的中线距离(x-1)/2放煤口处的水平距离为[nl-0.5l-0.5(x-1)l],满足下式2-23:nl-0.5l-0.5(x-1)l>0.5(x-1)l+(0.30~0.36)h    (2-23)联立式2-22,2-23得:

0.5xl-l+(0.30~0.36)h<nl-0.5l-0.5xl<0.5xl+(0.30~0.36)h   (2-24)化简后得:

(0.30~0.36)h-l<nl-0.5l-xl<(0.30~0.36)h    (2-25)解不等式得:

对于求得的x值,取与x值最接近的整数值,第x个放煤口的关闭是第n个放煤口中线上方煤岩分界面稳定的标志;

24)、得到时间间隔:

用式2-26求解式2-53中的x值,根据估算的Nn值,可以得到每个放煤口中线与煤岩分界面起始交点处的X0、R0值,再根据放煤口中线与预期煤岩分界面交点处的X、R值,由X0、R0、X、R带入式2-52,可得时间间隔t,估算出每个放煤口中线上的煤岩分界面从最初状态运动到预期煤岩分界面所需要的总时间T,从而直接得到了每个放煤口开启的总时间T;

设第n个放煤口总的放煤时间为Tn,第(n-1)个放煤口总的放煤时间为T(n-1)…,第1个放煤口总的放煤时间为T1,则各个放煤口开启的时间T可用下式表示:Tn=t1

Tn-1=t1+t2

Tn-2=t1+t2+t3

T3=t1+t2+tn-2

T2=t1+t2+…tn-1

T1=t1+t2+…tn

根据求得的各个放煤口开启的时间T,对多放煤口起始放煤过程中各个放煤口的放煤时间进行精确的控制,以期达到在起始放煤过程结束后,能够形成一近似倾斜直线的煤岩分界面。

3.如权利要求1所述的综放工作面多放煤口协同放煤方法,其特征在于:所述的参数n满足下述条件:放煤口数量n满足关系式:

其中:b—放煤支架宽度,m;

L2—下位硬岩层沿工作面倾向方向的破断距,m;

h—下位硬岩层的厚度,m;

Rt—下位硬岩层的抗拉强度,MPa;

q2—下位硬岩层上部载荷,MPa。