研发起止时间：2018.3～2019.10

完成单位：大同煤矿集团有限责任公司、中国矿业大学（北京）

成果水平：国际领先

1 项目背景

特厚煤层综放开采的核心问题是如何提高资源回收率、降低含矸率、减少初末采损失、端头损失、工艺损失、架间损失等，建立“高煤低矸”的顶煤回收模式。因此，为实现年产1 500万吨综放工作面安全高效生产，有必要对特厚煤层综放开采顶煤放出规律进行深入研究。

该项目的研究不仅能实现年产1 500万吨综放工作面安全开采，也会给类似煤层的回采提供理论依据和成功经验，能够进一步提升高强度厚煤层安全高效开采技术水平。

2 研究内容

（1）通过特厚顶煤由连续→非连续渐进破坏过程的耦合模拟，揭示了采动后顶煤中最大主应力向采空区旋转的特征；理论分析了煤体裂隙扩展模式及应力场条件，揭示了特厚顶煤裂隙场以“拉-剪混合型”为主的应力扩展机制；研究了裂隙分布对顶煤破碎块度的影响，并开展了特厚顶煤破碎块度的现场实测，绘制了年产1 500万吨综放工作面顶煤破碎块度分布曲线。不同裂隙倾角下顶煤破碎块度分布特征如图1、2所示，特厚煤层综放工作面顶煤破碎块度分布级配曲线图如图3所示。

图1 煤体破碎块度统计方式

图2 煤体破碎块度分布

图3 8404工作面顶煤破碎块度级配曲线

（2）研制了特厚煤层三维精细化放煤模拟实验系统，发现了群组多轮放煤方式下顶煤放出体为“小偏心率切割变异椭球体”；研究了顶煤破碎块度、放煤口尺寸、掩护梁倾角等因素对顶煤放出规律的影响，建立了基于相对块度的顶煤回收率预测模型；……