沟谷开采煤层覆岩破坏与矿压显现研究

"沟谷区域浅埋煤层工作面覆岩破断及矿压显现特征" 在煤矿开采过程中，沟谷区域的浅埋煤层工作面遇到的独特问题是覆岩破断和矿压显现，这在串草圪旦煤矿4104工作面尤为突出。这个特殊工况下，由于沟谷的存在，关键层的结构变得复杂，导致了非均匀分布的荷载作用于关键层，使其类似于悬臂梁的状态。关键层在这种条件下可能出现两种类型的破坏：剪断破坏和拉断破坏。 剪断破坏通常发生在沟谷坡角较大的情况下，此时覆岩关键层承受的剪切力较大，可能导致工作面覆岩沿着煤层走向发生滑移，形成滑落失稳。相反，当沟谷坡角较小，关键层更可能遭受拉应力，引发拉断破坏，表现为覆岩的回转失稳，即覆岩沿着垂直于煤层走向的方向旋转崩落。 研究发现，4104工作面的一个关键临界角度是57°。小于这个角度时，覆岩关键层以拉断破坏为主，表现为回转失稳；而大于这个角度，则转变为剪断破坏，表现为滑落失稳。这种失稳形式的转变直接影响到矿压显现的严重程度，对安全生产构成威胁。 现场监测数据显示，在过沟谷上坡段开采时，动压现象显著，矿压显现强烈，可能会导致顶板的不稳定，影响工作面的安全与效率。因此，为了降低矿压显现的程度，提高顶板控制效果，提出了一系列针对性的措施，包括但不限于优化开采顺序，加强支护设计，改善通风条件，以及利用动态监测技术实时监控覆岩状态等。 这些研究结果不仅对串草圪旦煤矿具有指导意义，也为其他类似地质条件的煤矿提供了参考。通过深入理解沟谷区域的覆岩破断机理和矿压显现规律，可以有效预防和控制矿井灾害，保障煤炭行业的安全高效生产。