煤层倾角对采动裂隙影响深度及范围的定量分析

本文主要探讨了煤层倾角对采动裂隙演化规律的具体影响，通过理论分析与数值模拟相结合的研究方法，研究了在不同倾角（0°、30°、45°和60°）下开采煤层的空间结构特征。关键发现如下： 首先，随着煤层倾角的增加，矿压显现的趋势发生显著变化。在煤层倾向方向的上部，矿压的显现更为明显，这表明倾斜度越大，压力分布的非对称性“壳体结构”效应越显著。在低倾角煤层开采中，整体破碎范围较大，而随着倾角的提升，整体破碎范围减小，但局部破碎程度却有所加剧。 其次，开采过程中，煤层倾角对垮落带和裂隙带的形态和尺寸有直接影响。当煤层倾角增大时，垮落带和裂隙带的范围缩小，其最大高度也随之降低。这意味着在高倾角煤层开采时，地表变形和应力集中可能更集中，对周边地层稳定性的影响较小。 数值模拟与理论分析的结果显示出良好的一致性，两者对于“两带”最大高度的预测偏差率控制在1.5%至7.6%之间，表明模拟模型能够准确捕捉到实际开采过程中裂隙演化的基本规律。 最后，研究还涉及到了关键术语的解释，如“壳体结构”指的是在开采过程中，由于煤层的倾斜导致的围岩应力分布类似于壳体，而“砌体结构”则是指在煤层开采后形成的断裂面和支撑结构。关键词“煤层倾角”、“采动裂隙”、“垮落带高度”和“裂隙带高度”则突出了研究的核心内容，即开采活动如何影响和控制这些地质特性。 这项研究为理解不同煤层倾角对采掘过程中的地质力学行为提供了重要的参考，有助于优化开采设计，提高采矿效率，同时保障矿山安全。对于煤炭行业的实践者和技术决策者来说，这一研究成果具有重要的指导意义。