3DEC模拟分析：浅埋煤层大采高工作面覆岩稳定与支护设计

"浅埋煤层大采高工作面覆岩结构分析及支护设计" 本文主要探讨了东圪堵煤矿在浅埋深、薄基岩条件下进行大采高工作面开采时的覆岩结构特征和支护设计策略。作者张书敬运用3DEC数值模拟软件对矿井上覆岩层进行了详细的模拟分析，以确保工作面的安全高效开采。 首先，文章指出，当采高达到4.0米，且基岩厚度在30米以上时，上覆岩层能够形成稳定的承压结构，这种结构对于工作面的开采是极为有利的。这意味着在这样的地质条件下，煤层的开采不会引发过大的地压活动，有利于维持工作面的稳定性。 其次，通过对工作面液压支架的工作阻力进行模拟计算，研究发现当支架的工作阻力超过7400kN时，可以有效地控制顶板的移动，防止顶板垮落，从而保证了工作面的安全。这为选择合适的工作面支护设备提供了理论依据。 此外，文中强调了大采高工作面支架的选型合理性。在实际开采过程中，由于选用的支架设计恰当，顶板并未出现明显的台阶下沉现象，即使在基本顶来压时，也未发生压死支架的情况，证明了支护设计的有效性。 关键词涉及到的“浅埋煤层”是指埋藏深度较浅的煤层，这类煤层开采时面临的地压问题更为复杂；“覆岩结构”是指覆盖在煤层上方的岩石结构，其稳定性和变形特性直接影响开采安全；“工作面支护设计”是采矿工程中的关键环节，旨在通过合理的支护方式防止顶板塌陷，保障工人安全和生产效率；“3DEC模拟分析”是一种利用离散元方法进行地质力学分析的工具，常用于预测和评估采矿过程中的地压行为；“关键层”则可能指的是在覆岩结构中起重要作用的特定岩层，它们的破坏或移动可能会触发严重的地压问题。 该研究为类似条件下的煤炭开采提供了科学的覆岩结构分析方法和有效的支护设计方案，对于提高浅埋煤层大采高工作面的安全性和经济效益具有重要的指导意义。同时，3DEC软件的应用也为未来的地质力学研究提供了技术支撑，有助于更深入地理解矿井开采过程中的地质力学现象。