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首采工作面矿压显现规律相似材料模拟研究
首采工作面矿压显现规律相似材料模拟研究
摘要
首采工作面是煤矿生产的一项重要工作，矿压的显现和控制是保证矿井生产安全的关键技术之一。本文以相似材料模拟研究为基础，探究了首采工作面矿压显现规律。通过对实际矿井进行实验模拟，在相似材料上复原出矿井开采过程中的应力变化和变形过程。结果表明，首采工作面的矿压显现规律与岩石力学、矿体结构和开采技术等因素密切相关。在保证矿井安全生产的前提下，通过合理的采煤技术和支护措施，可以有效地控制首采工作面的矿压。
关键词：首采工作面；矿压显现规律；相似材料模拟；支护措施
Abstract
Thefirstminingworkingfaceisanimportanttaskincoalproduction,andthemanifestationandcontrolofrockpressureisoneofthekeytechnologiestoensurethesafetyofmineproduction.Basedonthestudyofsimilarmaterialsimulation,thispaperexplorestheruleofrockpressuremanifestationonthefirstminingworkingface.Throughtheexperimentalsimulationofactualmines,thestresschangesanddeformationprocessintheminingprocessarerestoredonthesimilarmaterials.Theresultsshowthatthemanifestationruleofrockpressureonthefirstminingworkingfaceiscloselyrelatedtothefactorssuchasrockmechanics,minestructureandminingtechnology.Underthepremiseofensuringthesafeproductionofmines,therockpressureonthefirstminingworkingfacecanbeeffectivelycontrolledthroughreasonableminingtechnologyandsupportmeasures.
Keywords:firstminingworkingface;rockpressuremanifestationrule;simulationofsimilarmaterials;supportmeasures
一、引言
地下煤矿是我国的主要煤炭资源开采方式之一，煤炭资源的开采需要首采工作面。首采工作面是矿井中开采的第一个工作面，承担着获取初次煤炭产量的重要任务。同时，首采工作面的矿压显现和控制是保证矿井生产安全的关键技术之一。因此，深入研究首采工作面矿压显现规律，对于进一步提高煤矿安全生产具有重要意义。
本文以相似材料模拟研究为基础，探究了首采工作面矿压显现规律和控制方法。首先介绍了相似材料模拟法的原理及其在地下工程中的应用情况，然后阐述了首采工作面的岩石力学特性、矿体结构及开采技术对矿压显现规律的影响。最后，根据实验模拟结果，提出了相应的支护措施。
二、相似材料模拟法的原理及应用
相似材料模拟法是一种重要的煤矿矿压显现规律研究方法，其核心思想是采用与实际煤矿类似的模型，模拟煤矿开采过程中岩石的应力变化与变形过程。相似材料模拟法主要包括相似比例、相似材料及相似装配原则。相似比例是指在确定实验模型时，按照一定的比例尺参数进行尺寸缩小或扩大。相似材料是指选用与实际工程岩石相似的模拟材料，模拟煤矿地质条件、采煤方式、支护方案等各种工作条件。相似装配原则是指在确定实验装配时，应采用与实际工程相似的装配方式和支护措施，保证实验结果的真实性和可靠性。
相似材料模拟法在地下煤矿和隧道等地下工程中得到了广泛应用。通过实验模拟，可以全面了解地下岩石的应力变化规律，为制定合理的采煤和支护方案提供科学依据。
三、首采工作面的特点和规律
首采工作面是矿井中开采的第一个工作面，位于矿井的起点位置，承担着获取初次煤炭产量的重要任务。首采工作面的特点可以概括为以下几点：
（1）煤体结构复杂：煤体的物理力学性质复杂，受到煤层结构、煤与矸石的混杂性和分层等因素的影响。
（2）支护条件差：由于首采工作面是矿井的起点位置，掘进难度大，支护条件较差，需要采用更加合理的支护方案。
（3）微震事件频繁：煤矿开采过程中会发生一些微震事件，对矿壁和煤层稳定性造成一定影响。
首采工作面的矿压显现规律与岩石力学、矿体结构和开采技术等因素密切相关。首采工作面