硬夹矸影响下的大采高仰采煤壁滑移稳定性研究

该研究聚焦于含硬夹矸的大采高仰采综放面煤壁的稳定性问题，这是煤炭开采行业中的一个重要议题，因为高采高作业和硬夹矸的存在会显著影响矿井的经济效益和安全。硬夹矸，即存在于煤层中的坚硬岩层，对煤壁的稳定性具有重要影响。 研究者采用了理论分析与现场监测相结合的方法，首先构建了煤壁片帮的力学模型，这是一种模拟煤壁在开采过程中受力状态的数学模型。他们运用控制变量法，将顶板压力、夹矸层的赋存高度以及仰采角度作为研究变量，其他条件保持不变，以此来探究这些因素如何影响煤壁的破坏行为。 研究结果显示，硬夹矸对煤壁的稳定性起到了关键作用。当上部煤层由于顶板压力或其他因素失去稳定性时，它会在硬夹矸层面产生滑移破坏，因为硬夹矸提供了向上支撑力和横向摩擦力，这两种力对于防止煤壁塌落至关重要。硬夹矸的强度和分布直接影响着煤壁的承载能力和稳定性。 其次，研究发现煤壁的安全余量（即煤壁抵抗破坏的剩余能力）与顶板压力成反比关系，即压力越大，安全余量越小。同样，夹矸层的赋存高度也与安全余量有负线性关联，意味着夹矸层越厚，对煤壁的支撑就越弱，安全性降低。此外，仰采角度对煤壁安全余量的影响表现为三角函数余弦曲线，随着仰采角度的增大，煤壁的安全余量呈现递减趋势，这意味着高角度开采对煤壁稳定性构成更大的挑战。 这项研究成果对于煤炭开采企业来说，有助于优化开采工艺，制定更合理的采掘方案，减少因煤壁不稳定引发的事故风险，并提高生产效率。同时，它也为深入理解硬夹矸在复杂地质条件下的开采机理提供了有价值的参考，对整个煤炭工业的科技进步具有重要意义。