沟谷地形对浅埋煤层开采应力场分布及矿压显现的影响规律

《沟谷地形对浅埋煤层开采应力场分布及矿压显现的影响规律》是一篇研究煤矿开采过程中地质构造与地表形态对地下应力分布和矿山压力显现影响的学术论文。该论文主要探讨了在浅埋煤层条件下，沟谷地形如何改变地下岩层的应力状态，并进一步影响矿井中的矿压表现。通过理论分析、数值模拟以及现场观测等方法，论文揭示了沟谷地形对煤矿开采安全性和效率的重要影响。

浅埋煤层通常指埋深较浅、顶板岩层相对较薄的煤层，这类煤层在开采过程中容易受到地表地形变化的影响。沟谷地形作为地表常见的地貌特征，其存在会显著改变地表荷载的分布，进而影响地下岩层的应力场。论文指出，在沟谷区域，由于地表高差的存在，岩层内部的应力分布会发生明显的变化，特别是在沟谷底部和坡脚处，应力集中现象更为显著。

论文首先从地质力学的角度出发，分析了沟谷地形对地表荷载的传递机制。研究表明，沟谷地形会导致地表荷载向两侧或下方转移，从而在沟谷底部形成较大的垂直应力和水平应力。这种应力变化不仅影响煤层本身的稳定性，还可能引发采空区顶板的断裂和垮落，增加矿井的安全风险。

其次，论文通过数值模拟的方法，构建了不同沟谷形态下的三维地质模型，并模拟了煤层开采过程中应力场的变化情况。结果表明，沟谷地形的存在会使应力场分布更加复杂，尤其是在沟谷边缘区域，应力梯度较大，容易形成应力集中区。此外，沟谷的宽度、深度以及坡度等因素都会对应力分布产生不同程度的影响。

在矿压显现方面，论文详细分析了沟谷地形对矿井顶板运动、支架受力以及矿震活动的影响。研究发现，在沟谷区域开采时，由于地表荷载的不均匀分布，顶板下沉速度加快，支架承受的压力增大，容易发生支架失稳甚至破坏。同时，沟谷地形还可能引发局部地震活动，进一步威胁矿井安全。

论文还结合实际工程案例，验证了上述理论分析和数值模拟的结果。通过对某矿区沟谷区域的开采过程进行监测，研究人员发现，该区域的应力场分布与模拟结果高度一致，且矿压显现特征也符合预期。这表明，沟谷地形对浅埋煤层开采的影响具有普遍性，值得在煤矿设计和开采过程中予以重视。

最后，论文提出了针对沟谷地形下浅埋煤层开采的优化建议。包括合理布置采掘工作面，避免在沟谷底部或坡脚区域进行大规模开采；加强支护措施，提高支架的承载能力；采用先进的监测技术，实时掌握应力场变化和矿压动态。这些措施有助于降低开采风险，提高煤矿的安全性和经济效益。

综上所述，《沟谷地形对浅埋煤层开采应力场分布及矿压显现的影响规律》是一篇具有重要理论价值和实践意义的学术论文。它不仅深化了对浅埋煤层开采过程中地质力学问题的理解，也为煤矿安全生产提供了科学依据和技术支持。