急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的强矿压致灾问题日益突出,严重制约矿井的安全生产。以乌东煤矿北采区45#特厚煤层为研究背景,研究团队构建了物理相似模型,以揭示采场覆岩的垮冒结构特征,并通过理论分析探讨了综放面覆岩应力的传递特征。研究发现,急倾斜煤层的复杂赋存环境导致顶板不易垮落,容易形成悬空顶板,进而增加了矿压风险。
为了进一步探讨该问题,研究人员应用了FLAC3D软件建立了三维数值计算模型,分析了开采后覆岩的应力场及塑性区的变化。结果表明,随着开采水平的不断加深,应力集中程度显著增加,矿压显现也随之加剧。特别是在+600水平进行分段开采时,覆岩应力重新分布,形成了一个沿煤层倾向、距顶板巷6~45米范围内的"三角形"应力集中区。这一发现揭示了矿压问题的潜在危险性,强调了采取有效控制措施的重要性。
针对这些挑战,论文提出了超前预裂爆破弱化技术作为防治措施。通过应用此技术,支架压力显著下降5~10 MPa,煤岩体的电磁辐射强度也大幅降低,表明工作面的强矿压现象得到了有效缓解,从而确保了安全生产。有关该技术的详细分析和应用效果,可以参考《急倾斜特厚煤层综放面超前预裂爆破顶煤弱化技术》。
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