基于散体相似材料模拟的综放开采初始放煤特性研究

于士芹，张宁波，程海星，霍昱名

(1.中煤华晋集团有限责任公司 王家岭煤矿，山西 运城 043300；2.中煤能源研究院有限责任公司，陕西 西安 710054；3.太原理工大学 原位改性采矿教育部重点实验室，山西 太原 030024)

从20世纪80年代至今的40年间，综放开采技术在我国得到了长足的发展及广泛的应用，成为了国内外公认的我国厚煤层开采标志性技术[1，2]。顶煤放落受到了多重因素的影响，且直接影响了放煤工艺参数的设计。初始放煤是指综放工作面的第一次放煤作业，形成的初始煤岩分界面，后续的移架放煤过程中，顶煤的放出形态均会受到初始煤岩分界面的约束[3]。一般情况下，在整个放煤过程中，初始放煤量最多，但若初始放煤量过多会导致初始煤岩分界面前移，使得后期放顶煤受到的约束较大，进而导致后续放煤过程中大量顶煤放不出[4，5]。因此，对初始放煤特征的研究对于整体回采率的提高具有重要意义。

目前对于顶煤放出规律的研究手段主要为相似模拟试验、数值模拟以及现场实测[6-8]。在理论研究方面，吴健和于海湧等借鉴了金属矿经典放矿椭球体理论，结合综放开采实践，提出了放煤椭球体理论[9，10]。但是由于放顶煤液压支架的存在，顶煤的放出过程与金属矿的放矿存在着本质区别，因此该理论的适用性较差[11，12]。基于此，王家臣等以散体介质流思想为基础，引入散体介质力学的B-R模型，考虑支架对顶煤放出体的影响对该模型进行了改进，可以较准确的描述顶煤的放出过程[13，14]。……