煤层注水含水率对大采高煤壁稳定性影响研究

"该研究通过实验室力学试验与FLAC3D数值模拟，研究了含水率对煤壁稳定性的影响，特别是在安源煤矿4211工作面的实际条件下。研究发现，含水率与煤体的力学参数有明显的函数关系，并且确定了不同含水率下煤壁的稳定性状况，提出了合理的注水含水率值，以优化现场注水工作，从而提高工作效率和安全性。煤层注水技术在此过程中起到了关键作用，不仅可以预防煤尘、防治冲击地压和煤与瓦斯突出，还能改善大采高工作面的稳定性。" 在煤炭开采中，煤层的含水率是一个至关重要的因素，它直接影响到煤体的物理力学性质和煤壁的稳定性。当煤层受到水分渗透时，其强度、弹性模量以及剪切强度等力学特性会发生变化。通过对安源煤矿的煤样进行实验室试验，研究人员发现含水率与这些力学参数之间存在特定的函数关系。例如，随着含水率的增加，煤体的抗压强度和抗拉强度可能会下降，而煤体的塑性和韧性则可能增强，这可能导致煤壁的稳定性降低，增加片帮冒顶的风险。 FLAC3D是一种常用的三维离散元软件，常用于地质工程中的数值模拟。在本研究中，FLAC3D被用来模拟不同含水率下煤体的行为，以理解其对煤壁稳定性的影响。通过模拟，可以更直观地观察到煤层含水率变化如何影响煤壁的变形模式和破坏过程，从而预测可能的不稳定区域。 在大采高综采工作面，由于开采深度和煤层硬度等因素，煤壁的稳定性问题尤为突出。煤层注水技术作为一种有效的预处理手段，可以预先裂解和弱化煤层，提高块煤的产出率，同时也有助于控制工作面的稳定性。合理的注水含水率能有效减小煤体的脆性，防止因水分过少导致的煤层硬度过大，或因水分过多引发的煤体结构破坏。 根据研究结果，安源煤矿在4211工作面实施了相应的注水策略，取得了显著的成效。这表明对含水率的精确控制对于提高生产效率和保障矿井安全具有重要意义。未来的研究可以进一步深入探讨含水率与煤体其他性能之间的关系，以及不同地质条件和开采方式下的最佳注水方案，以实现更优化的开采实践。