大倾角煤层开采：顶板运动与矿压显现规律探讨

"大倾角煤层采场顶板运动与矿压显现规律研究" 在大倾角煤层开采中，采场顶板运动与矿压显现是决定安全生产的关键因素。双鸭山东保卫煤矿36#煤层面临的问题是，由于煤层倾角较大，导致顶底板运动对生产安全构成直接威胁。为了理解和解决这个问题，研究人员采用了现场监测与计算机数值模拟相结合的方法，深入探究了在大倾角条件下采场的顶板运动规律和矿压显现特征。 研究表明，随着煤层倾角的增加，老顶（即上覆岩层）在倾向方向上会出现一种特殊的结构变化：断裂的岩块沿着煤层倾向铰接形成一个拱形结构。这种结构的形成是由于重力作用和煤层开采引起的应力重新分布，使得老顶岩石在垂直于煤层走向的方向上发生弯曲。这个拱形结构对工作面的稳定性产生显著影响。 在工作面支架载荷方面，研究发现工作面上部与下部的受力不均匀，载荷比达到了1.41。这意味着工作面的中上部承受的载荷比下部要大，这可能与拱形结构的形成有关，也反映了顶板压力分布的不均匀性。这种现象对于支护设备的设计和选型提出了更高的要求，需要确保支架能够适应这种复杂的受力状态，以防止因支架承载能力不足而导致的顶板事故。 此外，该研究还可能涉及到以下几个方面的知识： 1. 矿山工程力学：理解矿压显现的力学机制，包括岩层移动、应力传递和断裂力学，这些是预测和控制矿压的基础。 2. 采煤工艺优化：根据顶板运动规律，调整开采顺序和方法，如采用适当的分段开采、顶板预处理等技术，以减少矿压对生产的影响。 3. 支护技术：开发适应大倾角煤层的新型支护设备，增强其承载能力和适应性，确保在复杂地质条件下的工作面稳定性。 4. 安全监测与预警：建立和完善顶板运动监测系统，实时获取矿压数据，提前预警潜在的危险，为生产决策提供科学依据。 5. 数值模拟技术：在解决实际工程问题时，计算机数值模拟是一种强大的工具，它可以帮助分析复杂的力学模型，预测采场的动态响应，从而指导现场的开采作业。 大倾角煤层采场顶板运动与矿压显现规律的研究，不仅有助于提高矿井的安全性，而且对采煤工艺改进、支护设计以及安全监测等方面都具有重要的理论和实践意义。通过持续的科研和技术创新，可以进一步优化开采过程，保障矿山的可持续发展。