大倾角煤层群采场低位梯阶关键层稳定性研究

"大倾角煤层群长壁采场低位梯阶关键层的研究揭示了复杂顶板结构的形成和演化特性。" 大倾角煤层群的开采在地质工程领域中是一个具有挑战性的课题，尤其是当涉及到长壁采场时。这种开采方式使得顶板结构变得异常复杂，与单一的大倾角煤层相比，其顶板稳定性问题更为显著。通过理论分析和相似材料模拟实验，研究人员深入探讨了这种煤层群下的顶板动态变化规律。 研究指出，下层煤采场的顶板常常会形成非对称的低位梯阶关键层。这一关键层通常表现为二级阶梯结构，位于较低的层次，且厚度相对较小，因此稳定性较差。这种结构的不稳定性周期性地出现，会对下层煤采场的覆岩、区段煤柱以及整个支护系统造成直接影响，增加了开采过程中的安全风险。 低位梯阶关键层受到覆岩和上方采空区矸石的垂直（法向）和水平（切向）力的作用，容易发生拉伸、剪切或者两者复合的失稳现象。一旦关键层遭到破坏，可能会形成一种倾向堆砌型的倾斜砌体结构，这进一步加剧了顶板的不稳定性。 更严重的是，低位梯阶关键层的破坏会触发上方区段煤柱的压剪失稳，导致上方的阶梯结构群发生大规模破坏。这种情况不仅影响煤炭的正常开采，还可能导致严重的地质灾害，如冒顶、煤体滑移等，对矿工的生命安全构成威胁。 为了应对这些问题，需要采取针对性的开采策略和技术措施。这可能包括优化采场设计，采用先进的支护技术，加强煤柱的设计和管理，以及实时监测顶板状态，以便及时发现并预防可能的不稳定事件。同时，数值模拟和现场监测相结合的方法也是确保开采安全的重要手段。 对大倾角煤层群长壁采场低位梯阶关键层的深入理解对于提高煤炭开采的安全性和效率至关重要。未来的研发工作应继续聚焦于如何有效地预测和控制这类关键层的稳定性，以降低地质灾害的风险，保障煤矿的可持续生产。