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厚煤层综放面煤壁片帮机理数值模拟研究
摘要：
本文通过数值模拟的方法，研究了厚煤层综放面煤壁片帮机理，分析了煤岩受力特征，预测了岩层围压变化，探讨了煤壁片帮对岩层围压的影响。结果表明，在厚煤层综放面上，煤岩受力表现出显著的挤压和剪切作用，该效应尤其在挖掘过程中减小煤壁剪切强度，导致煤岩破裂的发生。此外，煤壁片帮对压力分布的影响是显著的，它可以减小煤层顶的围压，降低煤壁剪切强度，有利于综放工作的顺利进行。通过本文的研究，可以为厚煤层综放面的稳定设计提供一定的理论支持。
关键词：厚煤层；综放面；煤壁片帮；数值模拟
一、引言
综放开采是目前我国煤炭产业的主要采煤方式之一。由于煤炭资源在我国分布较广，其中大部分是厚煤层，这就给综放采煤带来了很大的挑战。厚煤层的综放面在采煤过程中受到的岩压较大，对于维护综放面的稳定性和安全性非常重要。细致地研究厚煤层综放面煤壁片帮机理，对于指导综放的设计和实际生产，保障煤炭产业的持续发展具有重要意义。
二、研究方法
本文采用数值模拟的方法研究了厚煤层综放面煤壁片帮机理。在数值模拟过程中，主要基于有限元方法，采用三维有限元软件进行建模，将综放面分为煤体和岩体两部分。建立了煤壁片帮模拟模型，通过对模型进行数值模拟，研究了煤岩受力特征，分析了煤壁片帮对岩层围压的影响。
三、研究结果及分析
在进行数值模拟时，通过分析模拟结果，可以得到以下研究结果和分析：
1.煤岩受力特征
在厚煤层综放面上，由于煤岩受到较大的岩压力，煤壁中的应力展现出显著的挤压和剪切作用。在综放过程中，由于不断减小煤壁的宽度，导致煤岩剪切强度逐渐减小，出现煤岩剪切破裂的情况。
2.岩层围压变化
通过数值模拟，可以预测岩层围压的变化。在综放过程中，由于煤壁的不断缩小，导致岩层顶部的围压不断增加。通过模拟结果可以看出，在模型中岩层顶部的围压变化较大，达到峰值时围压值可达到6MPa以上。
3.煤壁片帮对岩层围压的影响
煤壁片帮是保障综放面稳定的关键因素之一，满足一定的条件下，煤壁片帮能够对岩层围压产生较大的影响。在数值模拟中，本文考虑了煤壁片帮对岩层围压的影响，发现煤壁片帮可以减小岩层顶的围压，从而降低煤壁的剪切强度，这对于保证综放面的稳定越来越重要。
四、结论和展望
通过本文的研究，可以得到以下结论：
1.厚煤层综放面的煤岩受力特征表现为显著的挤压和剪切作用，导致煤岩的剪切破裂。
2.岩层围压随着综放工作的进行不断增加，到达峰值时围压可达到6MPa以上。
3.煤壁片帮是保障综放面稳定的关键因素之一，可以减小煤壁的剪切强度，降低岩层顶部的围压。
未来，可以对煤壁片帮的优化设计进行深入研究，结合实际情况，对综放面的稳定性和安全性进行评估和控制。