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变坡度大倾角煤层开采覆岩应力场分布规律研究
随着煤炭资源的日益减少和国家能源结构调整的加速推进，高倾角、大变形的煤层成为了煤炭资源开采的重要方向。然而，这种煤层的开采相对复杂，采空区压力大，岩层失稳风险也相对较高。因此，研究其覆岩应力场的分布规律，对于保证煤炭资源的安全、高效开采具有非常重要的意义。
一、变坡度大倾角煤层开采的特点和存在的问题
变坡度大倾角煤层开采是指煤层中倾角在30度以上、变化范围较大的煤层，这种煤层的开采面缓慢前进，采区变形剧烈，采空区较小且压力较大。与传统的平面煤层开采相比，变坡度大倾角煤层的开采存在着以下问题：
1.难以保证煤层的完整性和连续性，容易产生崩塌和冲击现象，增加了工作面的难度和危险系数。
2.采空区的压力较大，这可能会导致采空区的变形和坍塌，从而危及工作面的安全。
3.工作面的变形剧烈，在不能良好控制工作面的情况下，还会引起采空区面积增加，进而导致整个开采过程的不稳定性增加。
4.对于岩层的失稳情况的把握和控制比较困难，存在着较大的风险。
二、变坡度大倾角煤层覆岩应力场的特点
变坡度大倾角煤层的覆岩应力场具有以下特点：
1.上覆岩层的应力主张向短轴方向，顶板压力较大。
2.底部的应力受采空区的影响较大，力征水平，容易引起底鼓和采空区的不稳定。
3.煤体当中由于倾角的影响，煤层厚度和水平应力的变化都比较大。
4.工作面的变形加重了采空区的应力，导致了覆岩的变形和断裂。
三、变坡度大倾角煤层覆岩应力场的分析方法
要对变坡度大倾角煤层的覆岩应力场进行分析，可以利用有限元分析法和数值分析法进行研究。
其中，有限元法是一种基于变分原理的数值分析方法，适合复杂的物理问题和领域。透过研究结构或体系的微小变化之间的相互影响，使用数学算法模拟出其运动定态和变化过程的一种数值分析方法。
另外，数值分析也是一种常用的应力场分析方法，主要是使用数学模型和计算机模拟的方法求解结构体系中各个环节的物理参数，从而确定应力应变状态，分析和预测其工作性能和变变形机理。
四、变坡度大倾角煤层覆岩应力场的研究案例
例：贵州某变坡度大倾角煤矿的覆岩应力场研究
该矿采用有限元法对煤层开采过程中的覆岩应力场进行了模拟和研究。得到了以下结论：
1.顶板的应力主张向短轴方向，压力很大。为了避免顶板的崩塌，应该采取加强支架或者减小推进速度来降低压力。
2.底部的应力约等于垂直于工作面的应力，采空区的影响不大。
3.变坡度大倾角煤层在不同位置的水平应力值差异很大，差异值在100Mpa左右。
4.工作面的闭合和采空区的体积变化都会对覆岩应力场造成较大的影响。
结论
变坡度大倾角煤层开采的存在问题很多，其中覆岩应力场的分布规律是影响其安全和高效开采的重要因素。通过有限元法和数值分析法的应用，我们可以得出变坡度大倾角煤层覆岩应力场的主要特点和分布规律，进行科学、合理的开采策略，提升煤炭资源安全、高效开采的效率和水平。