一种综放工作面多放煤口协同放煤方法技术

本发明专利技术公开了一种综放工作面多放煤口协同放煤方法，包括以下步骤：1）、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，然后以一定的时间间隔逆次按照见矸关门的原则关闭各放煤口；2）、中间放煤：当第1个放煤口见矸时，打开第（n+1）个放煤口，当第2个放煤口见矸时，打开第（n+2）个放煤口…直至当第N‑n个放煤口见矸时，打开第N个放煤口，始终保持n个放煤口同时连续放煤；3）、末端放煤：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，直至第N个放煤口关闭，末端放煤过程结束。本发明专利技术能够提高综放工作面的放煤效率和顶煤回收率。

【技术实现步骤摘要】
一种综放工作面多放煤口协同放煤方法
本专利技术属于综放工作面放煤的
，尤其涉及一种综放工作面多放煤口协同放煤方法。
技术介绍
综放开采技术在我国经过三十多年的发展，取得了显著的技术效果，但仍存在一些问题，综放开采所面临的最突出的生产问题是工作面放煤效率不高和顶煤回收率低，目前综放面顶煤回收时间占工作面整个采煤时间的一半以上，顶煤回收率大多在60％左右，在一些设备先进，管理合理的综放面顶煤回收率也只有85％左右。综放面放煤过程中，放煤方式参数的选择对放煤效率和顶煤回收率的高低起到重要的影响作用，以往研究的重点是单放煤口或不连续的单放煤口在综放面倾向方向上的放煤轮次、放煤间隔、放煤高度以及工作面走向方向上的放煤步距参数的选择。单放煤口(或者不连续的多个放煤口)放煤时，由于放煤口面积有限，顶煤冒落不畅，带来放煤效率低、顶煤回收率不高、混矸率高等诸多问题。在综放面放煤过程中，另一个对顶煤回收率和混矸率影响较大的因素是煤、矸石的识别，当前综放面采用人工判断放煤过程中冒落的煤、矸石，决定了不能一次开启多个连续的放煤口放煤，若一次开启多个连续的放煤口放煤，则各放煤口煤尘将互相叠加影响，降低放煤液压支架后方能见度，使放煤工看不清楚放煤支架后方煤、矸石冒放情况，不能对放煤口放煤情况进行判断，因此，目前综放面现场都采用的是单放煤口(或者不连续的多个放煤口)放煤。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种综放工作面多放煤口协同放煤方法，提高综放工作面的放煤效率和顶煤回收率。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种综放工作面多放煤口协同放煤方法，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。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；Qf：放出时间t秒末放出的放出体体积，单位为m3；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：则式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＝t1Tn-1＝t1+t2Tn-2＝t1+t2+t3…T3＝t1+t2+…tn-2T2＝t1+t2+…tn-1T1＝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。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—下位硬岩层的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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；Qf：放出时间t秒末放出的放出体体积，单位为m3；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：则式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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘闯，李化敏，李东印，周英，王文，张旭和，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41