摘要：本论文是针对义煤集团千秋煤矿特厚煤层的综放开采技术从理论分析及实验室模拟以及向场试验，研究探讨了放煤步距、放煤顺序、放煤厚度等主要参数及其对顶煤回采率和含矸率的影响。得出适合该条件的最优放煤工艺。
关键词：特厚煤层； 综放开采；放煤工艺
1矿井及21181工作面概况
千秋煤矿位于义马煤田中部,1956年建井,1958年投产,设计生产能力60t/a,1973年后改扩建产量达到125万t/a,1986年后产量一直稳定在90万t/a。矿井可采储量7000万t,服务年限还有60年。目前该矿的第一水平已经开采完全完毕，生产主要集中在二水平，21181为准备工作面，拟采用综合机械化放顶煤开采。工作面走向平均长度1037ｍ，方位N89°34′ W。倾斜104ｍ（切眼），采深为616.5~702.5ｍ，平均采深659.5ｍ，可采面积为124300ｍ2，煤层平均厚度为21.7ｍ，煤层产状较稳定，走向近东西，平均倾角12°。煤层为块状及粉末状，煤层结构复杂，含夹矸3~6层，夹矸岩性为粉砂岩、细砂岩泥岩、碳质泥岩，层厚0.1~1.7ｍ，煤层极易自燃，煤岩类型为半亮或暗型。
煤层直接顶板为深灰色胶结致密块状泥岩，性脆易断、断口平坦，含植物化石碎片，间夹极薄层的细砂岩、粉砂岩,厚度18.23~29.05ｍ，分布稳定；老顶为中侏罗杂色层状砾岩、砂岩、粉砂岩，厚度较大。煤层直接底为深灰色砾岩，局部底板粘土层含砾粘土层。具体可参见参见21181工作面综合柱状图1。
图1 21181工作面综合柱状
理论分析和生产实践证明[1]，放煤工艺受多种因素的影响，这些因素有放煤轮数、同时放的支架个数、放煤顺序、放煤步距等。不同的放煤方式影响放顶煤的放出效果。本论文主要研究方法是采用相似模拟实验模拟巨厚煤层在破碎后在不同的放煤方式下的放出效果，确定最佳的放煤方式，在此基础上进行现场放煤工艺试验。
2相似模拟实验
相似模拟实验具有投资少、好观测、效果明显等特点，是国内外矿山的重要研究手段。本相似模拟实验内容主要包括实验设备介绍、实验的一些操作和测算、实验计算、正交实验设计及其计算、曲线的函数拟合五部分。
2.1实验设备介绍
是为本研究制造的立体相似模拟实验台。其几何尺寸为1700 mm×1500 mm×1200 mm。金属框四壁内嵌为钢化玻璃，高度为1200 mm，厚度为 12 mm，下为45架模拟放顶煤金属液压支架的金属槽钢（2100×30 mm），并排紧密排列，其上部可承受较大的压力，在每个槽钢上的一定位置上开有相同尺寸的小口（16mm×30mm）用于模拟放顶煤液压支架的放煤口，每个小口下部有一金属插板可以使小口任意的开合。在这排槽钢的一侧有一推进器，其工作原理为对应每一个槽钢，推进器的外侧开有螺丝孔，将长螺丝拧入孔中可徐徐推进槽钢，为了方便实验操作配备了PIB-DV-16型电动扳手，前部连接套筒可使用电力推动螺丝，进而推动槽钢。实现了模拟移架的工作。推进器可以固定在实验台上，也可以随着整排槽钢的移动而移动。另外在推进器的顶上还有45个手扳螺丝，一个手扳螺丝可以固定住一个槽钢。在移动某一个槽钢之前，为防治带动周围的槽钢的移动，需要把邻近的槽钢上的手扳螺丝上紧。整个立体实验台是安装在一0.5m高的金属架子上的，人可以蹲在实验台下部进行操作，身配备一行灯用于照明，详见三维放顶煤相似模拟实验台图2
2. 2实验材料的选取
本相似模拟实验是模拟顶煤在破碎之后在不同放煤方式下的放出效果。模拟材料选用理想松散体，根据常量放出椭球体理论（即在散体性质和放矿口不变的情况下，散体放出体积Q只与放出的延续时间t成正比，与覆盖层厚度基本无关）和颗粒比重对放出结果的无影响的结论（即在散体放出速度一定的情况下，处于运动场内的颗粒的运动速度，只与它原来所处的位置有关，与颗粒比重无关），又根据松散体不存在抗压强度的结论，本实验模拟的相似比为Cl＝1/50，煤层与模拟材料的密度相似比为 ，模拟材料与煤块的平均颗粒直径比接近实验的尺寸比Cl＝1/50。只模拟煤层（22m），及直接顶（20m）两层即可。自然安息角（与纸板）：29.30 ，直接顶采用建筑用石子，模拟粒径5mm，容重为1.47。采用粒径较大的粗砂来模拟煤层，具体参数如下：容重：1.54 ，松散系数：取1.07，湿度：<1%，级配：（按不同粒径的重量计算）：
>5mm 14%
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