浅埋煤层群开采顶板结构与支架载荷研究

"该研究以陕北榆神矿区的浅埋近距离煤层群下行开采为研究对象，通过物理模拟分析了下煤层采场在初次来压时的顶板结构特性和支架载荷问题。研究发现，当开采下煤层时，间隔岩层的顶板通常只有一个关键层，初次破裂形成非对称三铰拱结构，其载荷主要来自上煤层采空区垮落的顶板。随着下煤层开采，上煤层垮落顶板结构被激活，与下煤层的三铰拱结构共同形成一种特殊的载荷结构。通过建立固支梁力学模型并修正基本顶极限垮距计算，确定了下煤层顶板结构的关键参数，并构建了初次来压时的支架载荷计算模型，揭示了顶板动压的机制。此外，基于动态和静态载荷的考虑，提出了一种确定初次来压合理支架工作阻力的方法，为浅埋近距离煤层群开采的顶板管理提供了理论支持。" 本文深入探讨了煤炭开采中的一个重要问题——浅埋近距离煤层群的大采高采场在初次来压时的顶板行为和支架负载。在陕北榆神矿区的实际背景下，研究者进行了物理模拟实验，观察到在下煤层开采过程中，顶板结构呈现出非对称三铰拱特性，其稳定性受到上煤层垮落顶板的影响。这一现象表明，上煤层的开采活动对下煤层的顶板结构有着显著的动态影响，形成了一个复杂的载荷分布结构。 为了更好地理解和预测这种复杂的顶板行为，研究人员建立了下煤层关键层的固支梁力学模型，通过对基本顶极限垮距计算公式的修正，精确地计算出顶板结构块的参数。此外，他们还建立了一个专门针对初次来压情况的支架载荷计算模型，揭示了工作面顶板动态压力的形成原理。 考虑到开采过程中动态和静态载荷的交互作用，研究团队提出了一种确定初次来压阶段支架工作阻力的合理方法。这种方法对于优化支架设计、确保开采过程的安全性和效率至关重要，为实际操作中控制浅埋近距离煤层群开采的顶板初次来压提供了理论依据。 关键词涵盖了近距离煤层群、初次来压、顶板结构、动态和静态载荷以及支架阻力计算等核心概念，显示了该研究的深度和广度。此研究对于理解煤炭开采中复杂地质条件下的顶板动力学特性，以及制定有效的顶板管理策略，具有重要的实践指导意义。