大倾角双坡度煤层开采的围岩移动与稳定性研究

"大倾角双坡度‘三软’煤层围岩移动规律研究" 本文主要探讨了在大倾角双坡度条件下，综放开采过程中"三软"煤层的围岩移动规律以及支承压力峰值对前方顶煤和煤壁稳定性的影响。"三软"煤层指的是煤层具有软岩、软弱夹层和软煤的特性，这种煤层在开采时通常面临较大的地质挑战。作者王晓明通过采用有限差分法和离散元相结合的数值模拟技术，对不同煤层倾角下的仰采工作面进行了深入研究。 有限差分法是一种常用的数值计算方法，用于求解偏微分方程，可以模拟复杂的物理过程，如岩石应力应变和破坏。离散元法则是用来模拟颗粒材料相互作用的计算方法，适用于模拟煤体和围岩的破碎与移动。结合这两种方法，可以更准确地分析围岩在开采过程中的破坏模式和运动规律。 研究表明，煤层倾角的改变会显著影响围岩的运动特点和破坏模式。随着煤层倾角的增大，支承压力峰值也会相应增加，这可能导致前方顶煤的破坏加剧，煤壁稳定性下降。支承压力是指开采过程中煤层下方支撑其重量的压力，当压力峰值过高时，可能导致顶煤垮落和煤壁失稳，进而影响开采的安全性和效率。 此外，研究还可能涉及到以下几个方面： 1. **开采工艺优化**：根据围岩移动规律，可以优化开采工艺，如合理选择开采顺序和推进速度，以减轻支承压力对顶煤和煤壁的影响，提高矿井的安全性和经济效益。 2. **支护设计**：理解围岩破坏规律有助于设计更有效的支护方案，如选择合适的支护材料、支护结构和支护时机，以增强顶煤的稳定性和保护煤壁。 3. **安全预警系统**：基于模拟结果，可以开发预测和预警系统，提前识别可能的危险区域，为现场决策提供科学依据。 4. **地质预测**："三软"煤层的特殊性要求在开采前进行详细的地质勘查，预测煤层和围岩的力学性质，以便采取适当的预防措施。 5. **环境保护**：控制围岩破坏和煤壁稳定性，不仅能保障矿工的生命安全，还有助于减少开采过程中对周边环境的破坏，实现绿色开采。 该研究对于理解大倾角双坡度"三软"煤层开采过程中的地质力学问题，优化开采工艺，提高矿井安全性具有重要的理论和实践意义。通过深入研究和应用这些研究成果，可以为我国乃至全球的煤炭资源安全高效开采提供科学的理论支持和技术指导。