近距离煤层综采工作面侧向支承压力研究

摘要信息：“近距离下煤层综采工作面侧向支承压力分布研究”是关于煤炭开采领域的一个科研课题，主要探讨了在近距离煤层综采工作面如何合理设置区段煤柱以减小侧向支承压力对巷道安全的影响。作者通过矿山压力与岩层控制理论，构建了一个侧向岩层断裂的三角块结构力学模型，模型计算显示基本顶沿工作面推进方向的断裂长度和侧向断裂跨度均为11.9米，三角块在煤体内的断裂位置为11.5米。同时，利用数值模拟方法建立的采场三维力学模型表明，随着采场推进，巷道侧向支承压力峰值可达20 MPa，应力集中系数最大可达2.55，塑性区范围约为10米。经过现场验证，当区段煤柱的宽度设定在16至18米时，可以有效降低综采工作面对回采巷道的采动影响。 本文详细研究了近距离煤层开采中的关键问题——侧向支承压力分布。在煤炭开采过程中，尤其是近距离煤层开采，由于地质构造的影响，工作面的推进会引发周围岩层的移动和断裂，产生巨大的侧向支承压力，这对巷道稳定性构成严重威胁。因此，合理设计煤柱宽度至关重要，它直接影响到巷道的安全性和煤炭开采的经济效益。 首先，研究者基于矿山压力与岩层控制理论，创建了侧向岩层断裂的三角块结构力学模型。该模型考虑了煤层与岩层相互作用的复杂性，以及开采活动导致的岩层断裂情况。通过对模型的计算，得出了基本顶沿工作面推进方向的断裂特性，这为理解支承压力分布提供了理论基础。 其次，通过数值模拟方法，研究人员建立了采场的三维力学模型。数值模拟能够更直观地展现开采过程中的压力变化和应力分布，从而预测巷道可能面临的最大支承压力和应力集中区域。模型结果显示，巷道侧向支承压力峰值达到20 MPa，应力集中系数最高可达2.55，表明压力分布不均且局部应力显著增大。此外，塑性区范围大约10米，这表明开采活动会导致煤体大面积的塑性变形。 最后，作者进行了现场试验，以验证理论计算和模拟结果的有效性。试验结果表明，区段煤柱的宽度设定在16至18米时，可以显著减轻综采工作面采动对回采巷道的影响，确保巷道的稳定性，从而为近距离煤层的安全开采提供了实践依据。 本研究为近距离煤层综采工作面的支承压力分布提供了理论支持和实践指导，对于优化煤炭开采工艺，提高矿井安全水平具有重要意义。通过力学模型和现场试验相结合的方式，研究者成功地解决了如何设定煤柱宽度以降低侧向支承压力的问题，这对于同类矿井的安全开采具有广泛的参考价值。