松散层拱结构：岩层控制新视角

"本文主要探讨了松散层拱结构及其在岩层控制中的应用，重点关注了厚松散层下采煤引发的工作面压架突水和地表塌陷问题。通过对采动覆岩承载结构理论的系统总结和前人研究的基础，提出了‘松散层拱’这一新的结构模型，阐述了其形态特征、矢跨比和厚度的计算方法。研究表明，当松散层达到一定厚度时，能够在运动变形中形成拱形结构。在工作面回采过程中，松散层拱的周期性失稳影响上覆岩层的移动和变形，转移地层载荷，减轻下部岩层受力和矿压。通过理论分析、数值模拟、物理模拟和现场实测，揭示了松散层拱对载荷传递、岩层运动、地表沉陷和覆岩破断失稳的影响机理。具体应用案例中，以山东某矿6304工作面为例，成功实现了厚松散层下的安全开采。关键词包括岩层控制、承载结构、松散层拱、载荷传递和地表塌陷。" 本文是关于煤炭开采领域的一个深入研究，主要关注的是如何在存在厚松散层的地层条件下进行安全开采。松散层拱结构的概念是解决这个问题的关键创新点。研究人员在总结已有理论基础上，提出了一种新的结构模型——松散层拱，它能够描述厚松散层在开采过程中的动态行为。松散层拱的形态特征、矢跨比（即拱的高度与跨度的比例）和厚度的计算公式，对于理解和预测松散层在开采中的变形规律至关重要。 在实际的开采过程中，松散层拱的周期性失稳不仅影响工作面的压力分布，还会导致地表的塌陷问题。研究发现，这种拱形结构能够有效地转移上覆地层的负载，减少下部岩层所承受的压力，从而降低矿压，有利于提高开采的安全性。通过多方法结合的研究，包括理论分析、数值模拟和现场测试，揭示了松散层拱在控制覆岩应力场、裂隙场、位移场变化以及防止工作面矿压异常方面的关键作用。 此外，该研究还以一个具体的案例——山东某矿6304工作面，展示了松散层拱在实际岩层控制中的应用效果。通过实施相应的开采策略，成功避免了压架突水和地表塌陷等潜在危险，实现了厚松散层下的安全高效开采。这项工作对于推动我国特别是华东和华北地区的煤炭开采技术进步，减少开采风险，保障矿工安全具有重要意义。