浅埋煤层顶板切落破坏的时间序列特征实验研究

本文主要探讨了浅埋深长壁采场顶板切落破坏的时序特征，针对浅埋煤岩体在切顶压架灾害过程中的时间效应，研究者进行了实验室内的三向围压加载实验。实验的核心目的是揭示浅埋煤层在不同条件下的破坏模式及其时间演变规律，以期提高灾害预测和防治的精准性。 首先，研究发现，在三向围压状态下，浅埋煤层的顶板岩石更容易经历从“X”型破裂和强度屈服向单一剪切破坏的转变，这一转变过程具有明显的时效性。这意味着顶板的稳定性受到时间和应力状态的显著影响，对于防止过早的顶板垮塌至关重要。 其次，研究指出浅埋深工作面推进速度较慢会导致垂直采动应力与水平应力之间的差距增大，这是引发顶板剪切破坏的主要原因。这强调了工作面推进速度控制在灾害防控中的关键作用。 接着，浅埋煤层的基岩在整体切落下沉之前，经历了一个从裂隙形成、发育到扩展至地表的过程，这个时间序列揭示了顶板失稳的动态发展过程。切落位置与工作面推进速度紧密相关，加速推进会增加来压步距，降低支架承受的压力，基岩的整体切落通常发生在支架后方。 顶板在切顶阶段的超前支承压力达到最大值，随后逐渐减小，反映出应力在时间上的变化趋势。顶板应变则经历了三个阶段：初始应变稳定区、应变剧烈演化区和采空区应变稳定区。推进速度较慢的工作面，顶板岩层的应变响应提前，切顶线位置向前移动，应变幅度增大，超前支承压力的启动点和峰值滞后于覆岩应变。同时，支架压力和采动应力的时间序列变化规律相似，可以作为彼此的互补指标。 通过监测和分析支架压力、采动应力以及覆岩应变等参数的时间序列特征，可以有效预测和控制浅埋采场的切顶压架灾害。这项研究为优化采掘策略、制定安全预防措施提供了科学依据，对于保障矿井安全具有重要的实践价值。