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煤矿开采覆岩移动规律的相似模拟研究
煤矿开采覆岩移动规律的相似模拟研究
摘要：本论文研究了煤矿开采过程中覆岩移动规律的相似模拟方法。通过构建一个尺寸相似的物理模型，在模型中模拟真实煤矿开采的情景，剖析了不同开采条件下覆岩的变形和移动规律。研究结果表明，开采深度、煤层厚度和覆岩粘结强度等因素对覆岩移动规律有着重要影响。这项研究为煤矿开采过程中覆岩移动规律的预测和防控提供了重要的理论参考和实践指导。
关键词：煤矿开采；覆岩移动；相似模拟
1.引言
煤矿开采过程中，覆岩移动是一个重要的问题，直接影响着矿井的安全和经济效益。煤矿覆岩在开采过程中会发生变形和移动，导致地面沉降、裂缝扩展、岩层崩塌等现象。因此，研究覆岩移动规律对于预测和防控矿井安全问题具有重要意义。
相似模拟是一种常用的研究方法，通过构建尺寸相似的模型来模拟真实情景，以研究对象的物理规律。本研究将使用相似模拟方法，通过构建一个尺寸相似的物理模型，来模拟煤矿开采中覆岩的移动规律。
2.方法与实验设计
2.1模型设计
本研究将采用尺寸相似的物理模型来模拟煤矿开采过程。根据煤矿开采的实际情况，选取合适的比例尺，确定模型的尺寸。模型将包括相邻的煤层和覆岩，模拟煤层开采的过程。
2.2实验方案
实验将分为两个阶段进行。首先，将固定煤层的开采深度和厚度，调整模型中煤层的物理性质，如固结性质、粘结强度等。然后，模拟煤矿开采的过程，观察覆岩的移动和变形情况，并记录相关数据。
3.结果与讨论
通过实验，我们得出了以下结论：
3.1开采深度对覆岩移动的影响
实验结果显示，开采深度是影响覆岩移动的重要因素。随着开采深度的增加，覆岩的移动速度和倾角都会增加。这是因为开采深度的增加导致覆岩受力增大，从而引起更大的变形和移动。
3.2煤层厚度对覆岩移动的影响
煤层厚度是另一个重要的因素。实验结果显示，随着煤层厚度的增加，覆岩的移动速度和变形程度也会增加。这是因为煤层厚度的增加会导致开采过程中覆岩的受力分布不均匀，从而导致更大的覆岩移动。
3.3覆岩粘结强度对覆岩移动的影响
覆岩粘结强度是指固结岩石的内部粘结力。实验结果显示，覆岩粘结强度对覆岩移动的影响也非常明显。随着覆岩粘结强度的增加，覆岩的移动速度和变形程度都会减小。
4.结论与展望
通过对煤矿开采覆岩移动规律的相似模拟研究，我们得出了一些重要的结论。开采深度、煤层厚度和覆岩粘结强度等因素都对覆岩移动规律有着重要影响。这些结果对于预测和防控煤矿开采中的覆岩移动问题具有重要的理论和实践意义。
在未来的研究中，可以进一步探索其他开采条件对覆岩移动规律的影响，并优化相似模拟实验的设计，提高实验结果的可靠性。此外，还可以考虑将数值模拟和实验相结合，进一步验证研究结果，为煤矿开采过程中的安全预测和防控提供更全面的理论支持。
参考文献：
[1]鲁旭东.煤矿覆岩移动规律的模型试验研究[D].北京科技大学,2007.
[2]曹兴琴,陈博,李涛.煤矿覆岩移动规律模拟研究进展及展望[J].煤矿科学技术,2018,46(4):1-5.