煤炭工程

作者：郭延华,王腾蛟,陈晓萌,范殷朕,韩现刚,李　军,刘宝石

单位：1.河北工程大学土木工程学院，河北 邯郸 0560382.中船勘察设计研究院有限公司，上海 200063

关键词：综放开采,顶煤破碎,顶煤运移规律,离散元,数值模拟,顶煤回收率,

为阐明顶煤破碎机理并提高顶煤回收率，基于断裂力学，结合伪力法及最大周向应力理论，建立了特厚煤层顶煤静载下的力学模型。通过引入放煤口宽度d，并根据数值模拟对d 进行修正，推导了顶煤放出体在倾向上更为精确的运移方程。采用离散元法引入不规则颗粒簇团，并基于Python函数进行放出体反演，对充分发育的放出体形态及煤矸分界线进行拟合分析。研究结果表明：裂纹角在0°及54.25°时裂纹扩展应力趋于无穷大，煤体的破碎不再受裂纹扩展的影响。走向上放出体宽度及半弧长随着掩护梁夹角的增大逐渐减小，放煤效率也在逐渐减小；随着掩护梁夹角的不断增大右侧煤矸分界线逐渐靠近采空区一侧；放出量及放出效率上掩护梁角度为30°放煤步距一采一放此时为最优选择。倾向上随着放煤口数量的增加放出体的长短轴比及离心率逐渐减小，放出体形态由竖向椭圆逐步过渡为近似圆形；煤矸分界线两侧的最大曲率均出现在边界附近。此外，研究发现，在两口放煤条件下，顶煤回收率最高可达88.23%，但放出效率最低；随着放煤口数量的增加，在三口及四口放煤条件下， 顶煤回收率分别较前一工况下降2.58%和2.03%。与此同时，放煤效率随放煤口数量的增加而显著提升，后一个工况相较前一个分别提高41.96%和18.01%。

来源：2026年第4期

《煤炭工程》期刊编辑部

查看煤炭工程杂志2026年第4期