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浅埋煤层超大采高开采:柱式崩塌与失稳机制
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更新于2024-09-03
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"浅埋煤层超大采高开采柱式崩塌模型及失稳" 本文是关于煤炭开采中的一个重要问题,即在西部地区常见的浅埋煤层条件下,进行超大采高开采时的覆岩致裂机理和稳定性分析。研究通过相似模拟试验,深入探讨了在薄基岩覆盖下厚松散层中的采动裂隙演化规律。作者薛东杰、周宏伟、任伟光等人提出了一种采动裂隙的柱式结构模型,并阐述了这种结构的形成机制。 在周期性来压期间,由于超大采高的影响,采空区上方的岩层会形成柱状结构,这会给支架带来显著的波浪式压力,是导致支架压架现象的主要原因。研究进一步揭示了切顶线破裂角在这一过程中的关键作用,较大的破裂角使得顶部岩石更容易发生切落,从而促进垂直柱式结构的形成。 文章提出了岩柱失稳的三种主要模式:拉裂式崩塌失稳、滑移失稳和倾覆失稳。通过对不同失稳模型的稳定系数进行推导,作者发现,在上覆层为软土或砂的情况下,最可能发生的失稳类型是拉剪混合型,其次是纯拉型;而在硬土覆盖下,最可能出现的是纯剪型失稳。从稳定性角度来看,倾覆失稳的稳定系数最容易低于1,因此是最易发生的失稳形式,其次是拉裂式崩塌失稳。 这项研究对于理解西部地区浅埋煤层的开采特性具有重要意义,为预测和控制开采过程中的岩层移动和稳定性提供了理论依据。通过这些模型和失稳条件的分析,可以为实际开采过程中采取有效的支护策略和防止灾害提供科学支持。同时,该研究也强调了在不同地质条件下的失稳模式差异,这对于制定针对性的开采方案和安全措施具有指导价值。
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