煤矿高强度长壁开采覆岩破坏临界深度及判定方法

本文主要探讨了煤矿高强度长壁开采过程中覆岩破坏的充分采动现象及其判据。在煤炭工业中，这种开采方式对水体下采煤、保水开采和瓦斯治理等关键领域具有显著影响。研究者利用理论分析和数值模拟手段，深入剖析了以下几个关键要素： 1. 覆岩破坏充分采动特征与影响因素：文章关注了工作面开采厚度、开采尺寸（包括走向和倾向长度）、开采深度以及覆岩岩性的作用。这些因素共同决定了覆岩破坏程度，尤其是当工作面推进到一定程度时，岩层的破坏会达到充分采动的状态。 2. 理论判别方法：提出了“梯形-面积”和“四棱台-体积”两种理论基础，用来确定覆岩破坏充分采动的标准。这涉及到对采空区、上覆岩层预破坏区域、覆岩破坏后的体积以及地表下沉等四个主要采动影响体积的量化分析。 3. 数学表达式与破坏模式：通过三维模型，构建了与工作面推进相关的覆岩破坏高度理论公式，同时确立了覆岩破坏出现的“两带”破坏模式判别式，有助于更准确地预测和控制开采过程中的岩层稳定性。 4. 数值模拟验证：针对某一高强度开采工作面，研究人员建立了三维数值模型，考虑了现场主应力方向与工作面推进方向的角度差异，通过离散元方法研究了不同开采参数如厚度、尺寸和深度对覆岩破坏充分采动的影响。 5. 研究结果：研究表明，高强度长壁开采工作面达到覆岩破坏充分采动时，推进距离与工作面倾向长度、深厚比呈反比关系。这一发现对于优化开采策略和预防地质灾害提供了重要的理论支持。 这篇文章深入探究了煤矿高强度长壁开采过程中覆岩破坏的复杂性，为提升开采效率和保障矿井安全提供了科学依据。对于煤炭行业的工程师和技术人员来说，理解和掌握这些判据对于实现高效、安全的煤炭开采至关重要。