冲沟地貌下近距离煤层开采矿压控制研究

"毛家庄煤矿5#煤层的开采面临重大挑战，由于其与4#煤层采空区仅4米的距离以及地表冲沟地貌，导致矿压显现异常严重，回采过程中出现强烈的来压现象，顶板整体切落，裂缝延伸至地表，对设备造成极大破坏。为了解决这些问题，研究者进行了深入的矿压形成机理分析，认为矿压的影响因素包括采空区的煤柱和地表冲沟。通过相似物理模拟试验，他们验证了这一理论，并提出了相应的解决方案。经过现场实际试验，这些对策取得了良好的效果。" 在毛家庄煤矿的研究中，5#煤层的开采条件极为特殊，它紧邻4#煤层的采空区，这种近距离开采使得矿压问题变得尤为复杂。地表的冲沟地貌加剧了这一问题，地表的不平整导致了地质结构的不稳定，增加了矿压显现的剧烈程度。矿压显现异常表现为来压过程中的压力骤增，顶板的完整性遭受破坏，甚至发生整体切割脱落，这样的情况导致裂缝直接穿透到地表，对井下设备，特别是支架，造成了频繁的损坏，严重影响了煤矿的安全高效开采。 矿压形成机理的初步分析指出，矿压的产生受到两方面的影响：一是采空区的煤柱，煤柱的存在改变了原有的应力分布，当5#煤层开采时，煤柱的支撑作用减弱，可能导致压力的突然释放；二是地表冲沟地貌，地表的不规则形状使得地应力分布不均，可能引发局部应力集中，从而加剧矿压显现。为了解决这些问题，科研人员进行了相似物理模拟试验，这是一种通过模拟实际情况来验证理论的方法，它能够再现矿压显现的过程，帮助研究人员观察和理解矿压的动态变化。 通过物理模拟试验，研究人员能够确定更有效的应对策略，这可能包括调整开采顺序，优化煤柱设计以减小应力集中，改进支护方式以增强顶板稳定性，以及实施地表控制措施以减轻地表冲沟对矿压的影响。在实际矿井中应用这些对策后，矿压显现得到了有效控制，回采工作的安全性与效率得到了显著提高。 毛家庄煤矿的案例展示了地质条件和开采方法对矿压显现的重要影响，同时也强调了理论分析与实践相结合的重要性。相似物理模拟试验作为一种有力的工具，有助于科研人员理解和解决复杂的矿压问题，为煤矿安全生产提供了有力的技术支持。未来，类似的矿压管理策略和技术有望在其他类似地质条件的煤矿中得到推广应用。