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深井大采高综采工作面侧向采动应力场特征研究
深井大采高综采工作面侧向采动应力场特征研究
引言：
深井大采高综采工作面是当今煤矿生产中的重要技术路线之一，其具有煤矿资源高效利用、安全高效生产等优势。然而，该技术路线也面临着严峻的工程技术难题和安全风险，其中之一便是工作面侧向采动应力场特征的研究。准确理解深井大采高综采工作面的侧向采动应力场特征，对于科学指导煤矿生产实践、提高采矿效率和保障矿山安全具有重要意义。
一、深井大采高综采工作面的侧向采动应力场特征
1.概述
深井大采高综采工作面的侧向采动应力场指的是采动工作面所在煤层周围的岩体受力特征。侧向采动应力场是由于巷道开挖、支护和采煤等工序产生的应力变化所形成。它具有很高的非线性特性，包括应力分布、应力集中、应力激发、应力传递等。
2.应力分布特征
深井大采高综采工作面的侧向采动应力场存在明显的非均匀性。工作面所在位置附近的岩体应力较大，而离工作面较远的岩体应力逐渐减小。侧向采动应力场的垂向分布呈现出特定的变化规律，通常为先增大后减小的趋势。
3.应力集中特征
工作面周边岩体的应力分布不均匀性导致了应力集中现象的出现。通常情况下，工作面煤壁的应力集中最为明显，而采高方向的煤柱在最初会存在应力集中的问题，但随着采动过程的推进会逐渐得到缓解。
4.应力激发特征
在深井大采高综采工作面的侧向采动过程中，煤层和围岩之间的相互作用会激发应力。煤层破裂和失稳会导致侧向应力的传递和累积，进一步影响工作面周边岩体的稳定性。
5.应力传递特征
工作面采动过程中，煤体的破碎和失稳会导致应力的传递和分散。应力传递主要通过岩石的应力弹性模量和应力转移系数来实现。在侧向采动中，应力会从煤层传导到围岩中，导致岩体的塑性变形和破坏。
二、深井大采高综采工作面侧向采动应力场特征的影响因素
1.煤层的结构特征
煤层的厚度、倾角、含矸层等结构特征会影响其内部的应力分布和采动力学行为，进而影响侧向采动应力场的特征。
2.支护方式和支护结构
支护方式和支护结构的合理性和有效性对于控制侧向采动应力场具有重要意义。合理的支护方案可以减小应力集中和应力激发，提高岩体稳定性。
3.采煤工艺和参数
采煤工艺和参数的选择直接影响深井大采高综采工作面的侧向采动应力场特征。合理的采煤工艺和参数能够有效控制工作面周边岩体的稳定性，减少应力激发和应力传递。
4.地质条件
不同地质条件下的深井大采高综采工作面侧向采动应力场特征存在差异。地质构造、断裂带、岩性等因素都会影响侧向采动应力场的形成和演化。
三、深井大采高综采工作面侧向采动应力场特征的研究方法
1.数值模拟方法
数值模拟方法是研究深井大采高综采工作面侧向采动应力场特征的常用手段。通过建立切实可行的数学模型，采用有限元或离散元方法仿真复杂的地应力现象，获得侧向采动应力场的分布和变化规律。
2.物理模型实验方法
物理模型实验方法是通过构建物理实验模型，模拟实际采矿工作面的采动过程以研究侧向采动应力场特征。通过测量和记录物理实验过程中的应力、位移和变形等参数，分析侧向采动应力场的特征。
3.现场观测与监测方法
通过现场观测和监测工作面侧向采动过程中的应力变化，收集和分析相关数据，揭示侧向采动应力场的特征。现场观测与监测方法可以直接获得真实的工作面侧向采动应力场信息。
4.综合方法
综合运用数值模拟方法、物理模型实验方法和现场观测与监测方法，综合分析各种数据，全面了解深井大采高综采工作面侧向采动应力场特征。不同方法的优势可以互补，对于科学评价和指导煤矿生产具有重要作用。
结论：
深井大采高综采工作面的侧向采动应力场特征是深入理解和科学指导煤矿生产实践的基础。在研究中，需要全方位地考虑煤层结构特征、支护方式和支护结构、采煤工艺和参数以及地质条件等因素的影响。同时，综合运用数值模拟方法、物理模型实验方法和现场观测与监测方法，全面了解侧向采动应力场特征。只有深入研究和理解侧向采动应力场特征，才能更好地实现煤矿资源高效利用和安全高效生产的目标。