顶板刚度与煤岩高度比对组合串联煤岩冲击倾向性的影响研究

本文主要探讨了组合串联煤岩对冲击倾向性的影响，通过使用先进的数值模拟技术——RFPA（有限元方法在岩土力学中的应用）进行研究。研究对象是顶板-煤-底板的复合结构，目的是为了深入理解不同煤岩组合模式如何影响矿井的冲击倾向性，即在开采过程中可能发生的突发地压事故的可能性。 首先，作者通过对顶板刚度和煤岩（这里指的是顶板）高度比这两个关键参数进行调整，进行了一系列数值试验。顶板刚度代表了煤层上方岩石的支撑强度，而煤岩高度比则反映了顶板的厚度与煤层厚度之间的比例。试验结果显示，随着顶板刚度的降低，即岩石支撑减弱，组合系统的冲击倾向性呈现出明显的增强趋势。这是因为弱支撑可能导致应力集中，增加地压灾害的风险。 其次，当煤岩高度比减小时，也就是顶板厚度增加时，组合系统的冲击倾向性进一步增大。这是因为更厚的顶板意味着更大的重量，其产生的压力更容易传递到煤层，从而引发冲击倾向性增大。这种关系可以视为反比关系，即顶板刚度和冲击倾向性的增强是相互制约的。 这篇研究为理解和预测矿井的冲击倾向性提供了重要的理论依据和工程参考。对于矿产开采行业来说，了解这些影响因素有助于制定更有效的地压管理策略，确保采矿活动的安全进行。通过数值模拟的结果，工程师们可以针对性地优化设计，比如选择适当的支护材料和结构，以控制或减轻潜在的地压风险。 该研究强调了顶板特性在煤岩组合系统冲击倾向性评估中的核心作用，并为提高煤矿开采过程中的安全性提供了科学的决策支持工具。同时，这种方法也为其他岩土工程领域，如隧道建设或地下结构设计，提供了相似问题的研究范例。