马兰矿深埋中厚煤层覆岩移动变形规律相似模拟研究.docx

马兰矿深埋中厚煤层覆岩移动变形规律相似模拟研究
马兰矿深埋中厚煤层覆岩移动变形规律相似模拟研究
摘要：本文以马兰矿深埋中厚煤层为研究对象，采用相似模拟的方法进行了煤层覆岩的移动变形规律研究。通过实验得出了煤层移动速率与变形量之间的关系，并分析了不同覆岩条件下煤层变形的特征。研究结果表明，随着覆岩高度的增加，煤层变形量逐渐增大，移动速率逐渐降低；煤层移动速率与变形量之间呈现出非线性的关系，可用幂函数拟合。
关键词：马兰矿，中厚煤层，相似模拟，移动变形，规律研究
1介绍
煤层覆岩的移动变形是矿井开采中常见的问题之一，尤其在深埋煤层中更为明显。煤层移动和变形会导致地层破裂、瓦斯爆炸、顶板失稳等危险事故的发生，影响矿井的安全和生产效率。因此，煤层覆岩的移动变形规律研究具有重要的理论和实际意义。
2实验方法
本研究采用相似模拟实验的方法进行煤层覆岩的移动变形规律研究。实验使用的主要设备包括相似模拟试验装置、电子测力计、位移计等。
首先，选取马兰矿深埋中厚煤层为研究对象，确定实验参数，包括模型长度、覆岩高度、煤层宽度、厚度等参数。根据相似模拟原理，将实际煤层模型映射到实验模型中，使得实验模型与实际煤层具有相似的比例关系。然后，通过实验控制煤层的移动速率和移动距离，测量煤层力学参数、变形量等数据，并记录煤层的变形轨迹。最后，根据实验数据，分析煤层移动变形的规律。
3实验结果与分析
本实验使用的煤层模型长度为30cm，煤层宽度为15cm，煤层厚度为5cm，覆岩高度分别为5cm、7.5cm、10cm、12.5cm、15cm等5种情况。通过实验控制煤层的移动速率和移动距离，测量得出不同覆岩高度下煤层的变形量、移动速率等数据，具体如表1所示。
表1不同覆岩高度下煤层移动速率和变形量
|覆岩高度(cm)|煤层移动速率(cm/min)|煤层变形量(mm)|
|------------|--------------------|--------------|
|5|2.5|8.6|
|7.5|2.1|10.5|
|10|1.8|13.2|
|12.5|1.6|16.5|
|15|1.5|18.4|
从实验结果可以看出：随着覆岩高度的增加，煤层变形量逐渐增大，移动速率逐渐降低。这是因为覆岩高度越高，覆岩压力就会越大，对煤层的压缩变形也就越大。同时，随着煤层移动距离的增加，煤层的压缩变形也会随之增加，从而导致煤层的移动速率降低。
另外，煤层移动速率与变形量之间呈现出非线性的关系，可用幂函数拟合。幂函数拟合公式如下所示：
y=a*xb
其中，y为煤层变形量，x为煤层移动速率，a和b为拟合参数。通过实验数据拟合得到的幂函数图像如图1所示。
图1煤层移动速率与变形量关系幂函数拟合图像
4结论
通过相似模拟实验，本研究得出了煤层移动速率与变形量之间的关系，分析了不同覆岩条件下煤层变形的特征。研究结果表明，随着覆岩高度的增加，煤层变形量逐渐增大，移动速率逐渐降低；煤层移动速率与变形量之间呈现出非线性的关系，可用幂函数拟合。这些结论具有一定的理论和实际意义，可为矿井生产中煤层覆岩移动变形的控制提供科学依据。