浅埋煤层关键层与厚沙土层耦合作用研究

"单一关键层结构与上覆厚沙土层耦合作用研究" 本文详细探讨了单一关键层结构在浅埋煤层中的耦合作用，特别是在其上方覆盖的厚沙土层的影响下，这一问题在地质工程和采矿科学中具有重要实际意义。作者张沛和黄庆享通过物理相似模拟实验，深入研究了这种耦合作用机制，旨在为建立顶板动态结构理论提供理论依据。 在浅埋煤层的开采过程中，关键层的作用至关重要，因为它直接影响着顶板稳定性。当关键层结构失稳时，会诱导厚沙土层产生裂缝并最终导致破坏。实验结果显示，厚沙土层的破坏并非孤立发生，而是与关键层结构的动态变化密切相关。破坏后的厚沙土层会转化为一种载荷，作用在关键层（关键块）结构上，形成复杂的载荷传递过程。 作者特别关注了神府煤田的情况，这是一个典型的浅埋煤层区域，其地表覆盖有深厚的风积沙层。研究表明，这种特殊的地质条件使得顶板结构和岩层移动规律与非浅埋煤层显著不同，对煤矿安全开采和地表沉陷控制提出了新的挑战。 实验采用了1:100的平面应力模型，模拟了神府矿区1203工作面的地层条件。通过模拟实验，他们发现老顶破断块的长度为16cm，并且采用了走向长壁法开采。实验步骤和结果揭示了厚沙土层破坏的规律，包括破坏的时间、方式以及对关键层结构的影响程度。 耦合作用的研究对于理解岩层移动、预测顶板动态行为以及制定有效的开采策略具有深远影响。它不仅有助于减少矿难风险，还能为环境保护和土地复垦提供科学依据。此外，这些研究成果为未来开发更精细的顶板动态控制理论奠定了坚实的基础，对于我国西北地区丰富的浅埋煤层资源的可持续开发具有重要意义。 该研究通过物理实验揭示了浅埋煤层中关键层与厚沙土层间的复杂相互作用，为地质力学和采矿工程领域提供了新的理论见解和实践指导。这些发现对于优化开采技术，预防地表变形，以及保护环境具有不可忽视的价值。