煤体强度提升对大采高煤壁稳定性的关键作用

本文主要探讨了煤体强度对大采高工作面煤壁稳定性的重要影响。在面对特殊地质条件下的挑战，如改变采高和提高支架阻力等方式难以有效维持煤壁稳定性时，研究者转向了通过增强煤体本身的强度来提升稳定性。文章基于莫尔-库伦准则，这是一种广泛应用于岩石力学的理论框架，对大采高工作面的煤壁稳定性进行了深入的理论分析，揭示了煤体强度与煤壁承受力之间的关键联系。 首先，作者通过理论分析指出，煤壁的破裂不仅包括拉裂（即沿着煤体纤维方向的断裂），也涉及到剪切破坏（即煤体层面的分离）。这两种破坏形式都受到煤体物理力学性质的决定，特别是煤体的内摩擦力和内聚力。内摩擦力反映了煤体颗粒间的粘滞阻力，而内聚力则表示煤体内部颗粒间的结合强度。研究发现，煤壁在达到破坏状态时，其极限垂直应力与内摩擦力和内聚力成正比，这意味着内聚力对煤壁稳定性的影响尤为显著，而内摩擦角的作用相比之下相对较小。 接着，作者采用数值模拟软件对煤体强度不同的煤壁稳定性进行了系统性的规律总结。通过对不同强度煤体的模拟，研究者观察到随着煤体强度的增加，煤壁抵抗破坏的能力也随之增强。具体表现为，在相似模拟实验中，当内聚力增加1.0 MPa时，煤壁承受破坏所需的临界压力增加1.64 MPa，破坏的高度和深度均有所减小，这直接证明了煤体强度提升对防止煤壁破坏的有效性。 此外，文章还提到了相关的研究背景，如深部高地应力软岩巷道支护技术、煤矿事故统计分析、能源结构优化以及瓦斯治理等多个领域的研究，这些都为本文提供了更广泛的学术视野。作者李海涛，作为煤炭科学技术研究院有限公司安全分院的研究人员，通过这项研究，不仅解决了实际生产中的问题，也为煤炭行业的科技进步贡献了理论依据。 总结来说，本文的关键研究成果是，通过增强煤体强度来提升大采高工作面煤壁的稳定性具有显著效果，这一发现对于煤炭开采的安全性和效率提升具有重要意义。同时，文章的方法论和结论也为类似地质条件下的其他工程提供了宝贵的参考。