大采高煤层支护阻力研究：台阶沉降角影响

"本文主要研究了大采高煤层工作面前的支护阻力确定方法，基于普通采高浅埋深煤层的'台阶岩梁'结构理论，提出了台阶沉降角的概念，并据此推导出大采高浅埋深煤层的支护阻力公式。通过对某一矿山3#煤层的实际岩层条件进行数值模拟，验证了该公式的可靠性，结果表明理论公式是准确的。这一研究对于类似条件下的煤层开采前液压支架支护阻力的计算具有一定的指导意义。关键词包括大采高煤层、支护阻力、台阶沉降角和FLAC3D软件的应用。" 本文关注的是大采高煤层开采中的一个重要问题——工作面支护阻力的确定。在煤炭开采过程中，支护阻力的准确计算对于确保工作面的安全稳定至关重要。作者郭伟和白云龙基于普通采高浅埋深煤层的“台阶岩梁”结构理论，这是一种描述煤层开采时岩层变形的模型。台阶岩梁理论考虑了煤层开采后顶板岩层的分阶段下沉，形成类似台阶的结构，每个台阶代表一次下沉的阶段。 针对大采高煤层，作者提出了一种新的概念——台阶沉降角。这个角度与煤层的开采高度、岩层性质以及矿压显现规律有关，反映了岩层在开采过程中的变形趋势。利用这个概念，他们推导出一个用于计算大采高煤层支护阻力的数学公式。此公式能更准确地预测支护系统需要承受的压力，从而为选择合适的支护设备和设计合理的支护策略提供依据。 为了验证这个公式的有效性，作者选取了一个实际矿山的3#煤层作为案例，运用FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）数值模拟软件进行了模拟分析。FLAC3D是一种广泛应用于地质力学和采矿工程的三维离散元程序，可以模拟岩体的非线性动力学行为。通过对比理论计算和数值模拟的结果，发现两者之间的差异不大，这进一步证实了提出的支护阻力公式具有较高的可靠性和实用性。 这项研究为大采高煤层的开采提供了理论支持，对于预防和控制工作面的矿压问题，提高开采效率和安全性具有积极的意义。对于类似地质条件的煤矿，可以借鉴本文的方法来确定液压支架的支护阻力，优化开采方案，减少潜在的安全生产风险。