综放开采顶煤放出体理论模型研究

"综放开采顶煤放出体理论计算模型" 综放开采是煤炭行业中一种高效开采方法，它涉及到了煤矿开采过程中如何有效地释放和收集顶煤的过程。顶煤放出体是指在综放开采过程中，由于开采活动而释放出的顶部煤层部分。这个主题的研究主要关注于理解顶煤放出体的形态、影响因素以及如何对其进行精确预测。 标题提到的"综放开采顶煤放出体理论计算模型"是基于散体介质力学中的Bergmark-Roos模型（B-R模型）进行的改进。B-R模型是散体介质力学的一个经典理论，通常用于描述散体材料（如煤层）在受力情况下的运动和变形。在综放开采中，该模型被用来分析支架对顶煤放出过程的影响。 在描述顶煤放出体时，研究者考虑了重力加速度修正系数K，这是通过散体顶煤三维放出相似模拟和PFC3D（颗粒流计算软件）数值模拟得出的。这些模拟方法帮助研究人员更准确地理解顶煤在开采过程中的动态行为，并据此改进了B-R模型。改进后的模型能够更真实地反映出顶煤的放出过程，从而得到顶煤放出体的理论形态。 研究还指出，支架掩护梁与散体顶煤之间的摩擦因数f以及顶煤颗粒间的摩擦因数差异，会直接影响顶煤放出体的形状。这种差异可能导致顶煤放出体两侧颗粒的临界运移角度θG不一致，使得放出体在支架前方形成不对称的发展，呈现出“切割变异椭球体”的形态。这种形态与BBR（可能是另一个研究机构或模型）的研究结果相符合。 通过该理论模型，研究人员可以预测不同顶煤厚度条件下放煤的时间，这对于优化开采策略、提高煤炭回收率和保证开采安全具有重要意义。此外，这一理论模型的应用还有助于减少开采过程中的资源浪费和环境影响。 关键词包括：Bergmark-Roos模型、综放开采、顶煤放出体、支架掩护梁和切割变异椭球体，这些关键词涵盖了研究的核心内容和技术手段。本研究得到了国家自然科学基金煤炭联合基金和国家重点基础研究发展计划（973计划）的资助，体现了其在学术界和工业实践中的重要性。 这项工作为综放开采提供了重要的理论支持，通过深入研究顶煤放出体的形态和影响因素，有助于提升煤炭开采的效率和安全性，同时也为未来的技术创新和模型优化奠定了基础。