缓倾角大采高综采工作面矿压显现规律及其控制研究.pdf

万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 I 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 I 摘摘摘摘要要要要 由于厚煤层的煤炭资源在我国储量十分丰富，因此使用大采高综采技术进行开 采的也是势在必行。本论文在文章内容上主要写了大采高综采工作面围岩稳定性及 其控制，实际地质条件是用了利民煤矿的资料，在该煤矿的基础上，同时对以前相 关研究成果进行收集和分析的基础上，运用工程类比法、PFC 数值模拟、FLAC3D 数 值模拟、梁理论，垮落估算法，倍数岩重法等研究方法，对利民煤矿 1603 大采高综 采工作面煤层的煤壁、顶板的支护进行详细的研究。 首先，在采集了 1603 工作面的地质资料后，仔细分析了该工作面的地质状况， 对其工作面使用工程类比法，通过对之前已经开采过了的且在地质条件上相类似的 工作面进行了分析，分析中得出了该相似工作面在工作面顶板的矿压显现规律以及 周期来压的规律，作为为后续对 1603 工作面矿压显现规律的分析提供看相关的参考 资料。 其次，采用理论分析了片帮机理的形成因素，进而深入分析了煤壁处于支承压 力状态下的片帮形式，为了确保分析的正确性，进一步采用数值模拟对工作面处于 不同压力状态下的煤壁片帮进行了相关模拟，模拟了处于不同采高状态下的采煤工 作面在进行回采时的煤壁片帮形态，同时也模拟出来了发生煤壁片帮时前方的支撑 压力，仔细分析了工作面发生煤壁片帮时的情况，随着工作面开采的高度逐渐变大， 煤壁里面的塑性破坏的区域范围就会变大，此时这个范围片帮概率也会加大，需要 对这个片帮范围进行防护。使用理论计算，得出煤壁片帮深度、范围及其支护强度。 再次，使用梁理论分别对每个岩层载荷、初次垮落步距、周期垮落步距进行了 计算，对顶板进行了分类，使用垮落估算法，倍数岩重法计算了支架支护阻力，初 步确定了合适的支架工作阻力。 最后，使用 FLAC3D 数值模拟对工作面进行模拟，模拟了工作面在不同长度的情 况下，矿压显现的规律，得出了随着工作面长度的增大，工作面顶板的破坏高度呈 现出了最开始逐渐增高然后再趋向于稳定的状态。分析了分析工作面顶板处于不同 的支护强度下与工作面顶板的下沉量的关系，最终确定支架合理的支护阻力。 关键词关键词大采高综采；矿压显现规律；PFC 数值模拟；FLAC3D 数值模拟；煤壁片帮 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 II AbstractAbstractAbstractAbstract Because of the abundant coal resources in the thick coal seam in China, it is imperative to use the large mining height fully mechanized mining technology for mining. This paper introduces the research contents of large mining height fully mechanized face surrounding rock stability and its control technology, to the actual conditions of coal mine site based on the basis of the collection and analysis of previous research results, using engineering analogy , PFC numerical simulation and FLAC3D numerical simulation, beam theory, caving , research of multiple rock weight , supporting the detailed research on the coal wall and the coal mine 1603 mining coal seam fully mechanized working face roof. First,by using engineeringanalogy for similar workingface,we preliminarily analyzed the mine pressure appearance law and periodic pressure on similar faces, which provided a reference for the 1603 working face strata behavior law. Secondly, on the coal wall are analyzed, then the working face of coal wall was simulated, the simulation of different mining working face under the condition of mining coal wall , coal wall in front of the support pressure of coal wall, with working face mining the height gradually becomes large, the coal wall inside the plastic area of damage will be larger, the scope for the probability will increase, the scope of protection for.With the theoretical calculation, the depth, range and support strength of the wall of coal wall are obtained. Again,the beam theory is applied to calculate the load of each rock stratum, the first caving step and the cycle caving step distance. The roof is classified, and the support resistance is calculated by the of rock fall and the of multiple gravity. Finally, and the appropriate working resistance of the support is preliminarily determined. Finally, the use of FLAC3D on the working face of numerical simulation, simulation of the working face in different length, strata pressure law, obtained with the increase of the length of the working face, the damage height of roof working face shows the most began to increase and then tend to steady state. The relationship between the roof and the 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 III roof of the working face is analyzed under the different supporting strength of the working face,the reasonable support resistance of the support is determined. KeywordsLarge mining height fully mechanized mining; Strata pressure behavior;PFC numerical simulation；FLAC3D numerical simulation; Coal wall slate 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 IV 目录 摘要........................................................................................................................I Abstract.........................................................................................................................II 1绪论.........................................................................................................................1 1.1课题的背景及提出.......................................................................................1 1.2课题国内外研究现状及发展状况...............................................................5 1.3研究内容及方法...........................................................................................9 1.4研究技术路线图.........................................................................................10 2大采高综采相似工作面矿压规律.......................................................................12 2.1大采高综采工作面概况.............................................................................12 2.1.1大采高综采工作面地质条件...........................................................12 2.1.2 相似工作面矿压观测.........................................................................12 2.2周期来压分析.............................................................................................12 2.3沿倾向压力显现特征.................................................................................19 2.4沿走向压力显现特征.................................................................................20 2.5末采期间矿压显现规律.............................................................................21 2.6支架适应性分析.........................................................................................24 2.7小结.............................................................................................................31 3大采高综采工作面煤壁控制分析.......................................................................32 3.1 片帮冒顶机理分析.......................................................................................32 3.2 大采高工作面片帮数值模拟研究...............................................................33 3.3煤壁片帮理论分析及其支护强度确定.....................................................38 3.4 小结...............................................................................................................41 4工作面上覆岩层矿压显现规律研究...................................................................42 4.1 顶板岩层垮落规律研究...............................................................................42 4.2 采煤工作面顶板垮落特征分析...................................................................43 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 V 4.3 顶板分类.......................................................................................................45 4.5 小结...............................................................................................................47 5大采高一次采全高综采工作面数值模拟研究...................................................48 5.1FLAC3D 模拟软件介绍.............................................................................48 5.2模型设计.....................................................................................................48 5.2.1模型设计...........................................................................................48 5.2.2 模拟方案.............................................................................................49 5.3 数值模拟结果及分析...................................................................................49 5.4顶煤位移分布及其变化分析.....................................................................55 5.5小结.............................................................................................................59 结论.....................................................................................................................61 参考文献.....................................................................................................................62 在学研究成果.............................................................................................................66 致谢...................................................................................................................67 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 -1- 1绪论 1.11.1课题的背景及提出课题的背景及提出 煤炭是一种一次性能源，其所占比例我国能源的 67，相比以往所占比例有所降 低，但是其能源主体地位不会发生很大变化 [1]。通过专家预测，为保证我国国民经济 的正常发展，在 2000 年、2020 年、2050 年的原煤产量及占一次性能源的比重分别 是 14 亿吨、21 亿吨、26 左右亿吨及 70、68、50左右。我国的基本燃料是煤炭， 同时重要的工业原料也是煤炭，比如钢铁、电力、水泥、化学原料等等各行各业都 离不开煤炭。同时作为我国的主要能源的煤炭资源，其在国民经济建设中所具有的 目前暂时不可代替的战略地位不言而喻，因此，我国在经济方面想要稳定发展其中 之一的前提条件就是煤炭资源的安全开采，同时大采高大采高开采技术能够实现高 产高效、高回收率和良好的经济效益 [2]。 煤矿里面的大采高就是指的采煤工作面的大采高综采，在这里面，需要应用可 以与大采高综采在采高方面进行匹配的各方面综采支架以及相关的机械设备。大采 高在开采的厚度上需要达到 3.5m 以上的煤层厚度，同时使用的开采方法必须是综采 整层。最近几十年，大采高综采在中国的应用得到快速的发展，这对于厚煤层开采 来说是一种全新的开采工艺，技术上现在也比较完善，通过煤矿的实践可以清晰地 表明，与大采高综放开采做比较，大采高综采所开采出来的煤炭，在采出率的方面 可比前者要高出 10～15左右，故大采高综采在中国具有良好的推广前景，且作为 在煤炭开采上的采出率较高的开采技术，更加适合中国国情，节约资源。同时也为 以后再煤层厚度为 7.0m 以下的煤层的高效开采提供了可以触摸到的发展方向 [3]。 煤炭在中国占有重要的战略位置，它是我国的基本燃料，并且占有在中国超过 一半的能源地位，是民生生活，军工制造等等行业重要的基础保障。它在工业原料， 电力、钢铁、石油加工、水泥、化学原料五大行业中所占比例一直居高不下。从目 前的能源战略国家布局来说，虽然煤炭资源开采逐年下降，但是煤炭依旧是我国能 源的主要基础物质，它的地位暂时还没有新的能源可以替代，故仍然需要持续、稳 定、并且高质量，少浪费的原则来开采煤炭，实现生态环境健康发展与煤炭工业持 续健康发展相平衡协调。随着国家经济的发展以及国家对生态环境的要求，煤炭工 业也面临转型，从以前的粗放型，逐步统一规划，并向着大型化、集中化、高产高 效的目标进行改革方向发展，在大型矿井中，建设高产高效的矿井，集中化管理人 员设备，保障设备、人员的相关安全，同时这种管理方式和建设方式也能够提高企 业经济效益，为煤矿企业增加了市场竞争力，反过来，市场经济的竞争机制也会促 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 -2- 进煤矿加快自己的脚步去快速发展和市场体制相适应的采煤技术，并提高自己的采 煤装备水平 [4]。通过统计最近十多年的数据，在引进国外大采高装备技术后，我国部 分大型矿井的综采工作面在日产量上进步显著，已经可以达到日均万吨的水准，可 以说大采高综采水平在我国取得了良好的效果，与同期世界水平相比，排名前列， 获得了世界公认的傲人成绩 [5]。 要想高效地持续发展煤炭行业，必须坚持踏踏实实走好每一步。煤炭资源在中 国的储存量十分充足，也是世界上煤炭储量很充足的国家。据不完全统计，目前我 国能够探明到的含有煤资源的地区面积大概有 50000km 2左右，能够探明的总储量煤 炭预估计在 9000 亿 t 以上，这些数据清楚说明，中国在煤炭方面的占有量在世界上 排名靠前。从 1989 以后，我国在经历了改革开放相当一段时间以后，工业发展迅速 在合格时期得到了快速发展，生产煤炭、消耗煤炭逐年升高，这些消耗量一直居于 世界第一位，在我国，煤炭产量所占有的比例占有量在世界煤炭产量上占到了 1/4 以上，在这里面缓倾斜厚煤层的煤炭产出量占到我国总煤炭产量的 40以上。在中国 逐步发展社会主义市场经济的浪潮中，煤炭工业也跟随着时代的浪潮转变自己的发 展模式，逐步开始向煤矿大型化、生产集中化、高产高效的生产方向进行快速发展， 想要抓住历史的发展机遇，作为企业本身就需要制定自己的目标，就必须把建设高 产高效的矿井作为自己企业追求的现阶段目标，在本质上，提高矿井的经济效益， 如此情况下，才能在市场经济运作的大环境下，自由竞争，自由贸易，促使企业转 变观念，去促进企业坚持发展相关采煤技术，提高煤矿相关装备水平，保障作业人 员学习采矿技术，培训安全知识，最后达到保障煤炭安全生产的效果。在从国外学 习并引进了大采高的装备和技术之后，我国的部分大采高综采工作面在日产量方面 上得到了快速提升，目前已经能够达到了万吨以上，在这方面的技术上的快速运用， 使得中国发展强大了这项技术，同时中国在大采高综采上进入了国际先进行列。在 查询资料之后，我们了解到目前国内外煤炭开采技术发展的最新情况，在采高为 3.5m-6.0m 范围内是属于大采高综采， 在其工作面中所使用的采煤机则是大功率双滚 筒采煤机以及重型刮板运输机[6-9]。 自从我国开始不断进一步推进西部大开发国策的实施，我国在采掘煤炭资源上， 已然开始由以前的东北地区，华北地区向着以内蒙古地区为代表的西北部方向进行 了战略转移。在中国西北部的煤田有着一些自身的明显特点①大部分煤炭资源的 埋藏深度比较浅；②在地表面上，地形的变化形态多样，地表上的起伏变化较大。 神府-东胜煤田、陕北榆神煤田、宁夏灵武煤田、新疆吐哈煤田等煤田都是我国西北 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 -3- 部主要的浅埋煤田，这里面有着所在地为内蒙古南部和陕西北部的神东煤田，先如 今已经查明的煤炭储存量达到了 2236 亿吨，并且因为可以开采的煤层较多、煤层厚 度较大、煤质十分优良，得到了广泛的认可。这不仅仅是占据了我国煤炭资源战略 上的重要位置，更加为全国基础能源奠定了良好的基础 [10]。 岩层中的“关键层理论”是钱鸣高院士提出的重要科学理论，在这个理论的基 础上，侯忠杰教授又继续研究并提出了“组合关键层”理论，使用这个理论对煤层 顶板控制理论进行了相关的、深入的研究。这些研究可以表明，在所遇到的一般的 缓倾角煤层中，能够组成关键层的岩层一般由煤层上部顶板中的某几层坚硬岩层组 合而成，这些岩层的组合既需要满足支承所要承受的刚度要求，也需要满足顶板的 来压时候所需要承受的强度要求。煤层中的关键层一定会有相关的组合效应，最终 形成承受各种复杂应力的组合关键层。组合而成的岩层关键层因为其厚度比较大， 因此岩柱发生断裂时的断裂度较大，上部岩层结构在发生断裂时不会轻易发生回转 失稳 [11]。 在通过技术的改造和提高，越来越多的矿区开始在我国的矿区中将大采高综采 的采煤工艺投入到矿区的使用上，在这种广泛的应用背景下，就对配合采煤作业机 械设备的配套有了新的要求，新的要求使得采煤效率得到提升，安全得到了充足的 保障，这也促使了理论进一步进行发展和进步，也使得更多的研究人员对于如何控 制采煤区域矿山压力、围岩变形过大等等工程实际问题进行了更加深入的研究，同 时将理论转变为了实际成果，在实际应用中取得了进一步的提升，为满足现代矿山 的要求作出了相当的成绩。但是，还有许多的问题有待解决，比如矿压显现剧烈、 采场煤壁片帮、冒顶、压架、倒架等问题，虽然已经取得了一定的进步，但是还不 能完全解决所有矿山的问题，需要进一步进行研究 [12,13]。 在目前中国范围内的煤层中，厚煤层的占有量非常多，并且缓倾角的厚煤层的 数量也十分可观，开采好这一部分的煤层，有利于煤炭资源节约和利用。缓倾角大 采高综采与其余煤层倾角的煤层开采方法作比较，它显示出了这些优势容易满足 开采条件，更容易进行回采，回采率高；容易进行支护，安全性较高；煤尘较低， 易于降低煤尘埃；容易通风，瓦斯易于排出；工作效率高、作业成本低[14]；采出煤 炭的数量十分大；大大简化了回采工艺，少了复杂的布置；综采设备不需要过多的 进行搬家； 节省了搬家费用， 节省了工艺使用材料， 降低了采煤时所需要的成本等[15]。 缓倾角大采高综采工作面现在已经成为了一个重要的研究方向，同时也是目前 中国范围内最广泛的采煤。它的诸多优势使得它成为了煤矿开采首选的工作面，这 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 -4- 也使得它成为了开采厚煤层中的重要研究方向。虽然优点较多，但是缺点也不缺乏。 在比较了缓倾角大采高综采与其余采煤方法，可以分析出这些缺点支架在支护围 岩的整个系统下，支架的稳定性较差；容易发生咬架、倒架事故，造成设备的严重 损毁；事故发生较为频繁，事故率比较高等缺点，这些缺点限制了缓倾角大采高综 采效率的进一步提升[16]。 矿山压力对工作面的冲击是工作面稳定的重要因素之一，矿山压力的大小会影 响到正在进行开采的区域、同时也会影响到煤层的顶板以及底板。当从上部覆盖的 岩层在破断后所产生的压力下，在超前支承压力的作用下，在采煤工作面煤壁前方 的岩层中就会发生挤压，随着压力的增加，超出了岩层能够承受的极限抗拉强度就 会出现破坏，这个时候，就会出现一些顶底板发生位移，出现顶板冒顶，底板则出 现了底鼓破坏的现象，接下来就影响到了支架的支承效果，甚至发生超出支架支承 压力的重大事故，使得支架变形破坏，发生倒架的现象。回采工作面的煤壁也同时 在收到了压力的情况下会出现片帮，塌陷，造成严重的生成事故，可能导致人员伤 亡安全问题[17]。 为了确保煤矿中采煤工作面的安全生产，就要对井下每个回采工作面进行全面 的检查，保障安全。同时全天时地对工作面进行实时监测，及时维修。矿山压力显 现影响的因素比较多，比如采煤工作面所处的地质条件，又或者周围的围岩条件。 这些条件综合影响着矿山压力。那么，要去保障所生产的工作面的空间安全，就要 重视矿山压力显现，同时控制好回采工作面的变形和破坏[18]。 能够良好的控制回采工作面发生较大变形和破坏的方法，比如可以使用液压支 架支撑和保护顶板，液压支架是一种较大的阻力支撑机械设备，可以很好的支护好 直接顶，防止伪顶掉落岩石[19]。为了配合好生产工作面，就需要装备功率较大的双 滚筒采煤机，再搭配上重型刮板运输机，同时使用大吨位液压支架，综合几种机械 设备才能够充分保障生产工作面的效率，煤炭的产量，充分发挥好机械设备的各种 优点。当所开采的煤层的倾角小于 6的时候，这个时候，大采高综采的采煤方法与 放顶煤的采煤方法作比较，就会拥有以下优点回收煤炭数量比较高、煤炭中所含 有的矸石比较低、生产工作面的煤尘产生的比较少[20]。那么，大采高综采的优势要 发挥出来，引领生产的先进，这就需要去认识和研究矿压显现特征在大采高综采里 面的规律，通过组建大采高综采工作面煤层以及岩层的力学模型，进行试验，观察 规律，总结规律，为实际生产提供依据借鉴。这样就可以为矿山压力及岩层控制理 论提供更多的理论材料和实际工作数据，这对采矿和岩石等相关研究领域具有更加 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 -5- 丰富的意义[21]。 1.21.21.21.2课题国内外研究现状及发展状况课题国内外研究现状及发展状况 由于工业革命的影响，国外的矿业行业在这个基础上，较快的发展了机械设备， 拥有了很高的煤炭生产生产能力，这也就促进了国外矿业相关领域的发展。同时在 最近几年的技术提升当中，更多的技术开始进入矿业领域，比如智能技术、自动化 技术，这些技术在煤炭开采上的应用也的确显示出了更加优越的性能，因此，更多 能够符合开采煤矿的综采设备开始逐渐被研究出来，这些设备使得煤炭开釆在安全 性能上面又向前推进了一大步，改变了以前以普采为主要的采煤方法，开始以综采 为标志性的采煤方法进行转变。这样的转变使得外国的矿业行业较早的步入了一个 新的台阶[22,23]。 当矿压来临时，采煤工作面的支架上仪表所显示出的载荷会急剧增加，这一明 显表现会给予安全人员极大的提醒。同时在工作面的采高较大的时候，就会受到来 自上部顶板岩层的压力，这个压力会导致岩层结构上的复合失稳，接下来的影响就 会导致支架出现压死的现象，科学合理的选择支架的型号就是为了防止采煤工作面 片帮、冒顶、压架等一系列安全事故发生的必要原因。选择好了适合的支架就是在 保障采场周围围岩的稳固，保障工作人员安全。合理判断出工作面支架阻力的大小 的方法有一下几种1、载荷估算法，2、实测统计法，3、理论分析法[24]。在面对这 采煤工作面采高很大的情况下，支架上就会直接受到上部岩层的巨大载荷力，这里 面，在上覆岩层中的关键层中，里面会渐渐形成“悬臂梁”形式的结构，这个结构 能够很大程度的承担一部分来自它的上覆岩层重力直至它发生破断之前。因此，支 架上最开始承担的静载荷再跟随着时间的推移，施加在指甲上的不仅有静载荷，还 有关键层中当“悬臂梁”结构发生破断之后突然加载在它上面的动载荷[25]。 苏联籍格罗莫夫使用相似模拟的实验方式初步研究了大采高开采时工作面四周 岩层的运动规律，并且研究了围岩的控制原理，在他的理论研究结合现场实测的数 据，我们可以看到①工作面四周所拥有岩层自身的特性、结构会决定来压时顶板 的垮落步距，所采煤层的厚度并不会影响到来压步距；②那些顶板岩层比较坚硬的 工作面，如果加大开采高度，所形成的悬臂梁的平衡支点就会由最起初靠近煤壁的 地方向着煤体更深处的地方转移；③当开采高度越来越大的时候，所开采的工作面 上部的顶板所下沉的位移量就会加大，同时当顶板有岩层发生断裂的时候，施加在 工作面的来压强度也是会逐步加大的；④由于所存在的悬臂梁结构形式，大部分的 应力会集中在在煤壁边缘，使得其承受着较大的压力，及时在老顶没有发生周期来 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 -6- 压时，煤层厚度增加，那么采煤工作面上部的顶板下沉就会加大[26]⑤当岩层顶板 发生周期破断，这就会让采煤工作面后面的裸露岩层快速地向下掉落，在正常情况 下，形成台阶形式的下沉方式，如果处理不当，很大可能发生采煤工作面的顶板冒 顶事故，使得人员机械设备受到威胁；⑥当所要开采的煤层厚度在向上递增加大的 时候，这个时候采煤工作面后面悬露的岩层也会出现垮落，并且这个垮落的高度是 在向上递增的，同时，岩石垮落后的松散系数也跟随着这个比例在向上增加；⑦由 于大采高综采的岩层下沉的数量较其余采煤方法较大，因此，需要起初对支架缩减 量的大小计算出精确合适的数据[27]。在查询了国内外的各种资料可以清晰看到，当 所处地质条件越复杂采高越大的时候，采煤工作面出现煤壁片帮就越发的严重，这 样就会引起很多顶板发生冒落现象，想去控制周边的岩石状况也就愈发困难[28]。所 以，将大采高综采的采煤技术用于地质条件相对稳定，不复杂的地下空间中是非常 合适的，这样可以大大满足该采煤方法的功能最大化，实现最好的开采效能。虽然 大采高综采的采煤方法具有很大的先进性，但是仍然有它的不足，现在世界上的主 要采煤国家也在努力地改进其方法和技术，不断完善它的应用和使用领域[29]。 采煤高度与大采高采煤工作面的垮落带是何种关系，并且这个采煤高度是不是 又与断裂带高度也有一定关系，弓培林教授在分析后，得出如下研究结果的采高关 系，他的观点是，当同样厚度的煤层分层开采时，它的分层厚度要小于煤层采用大 采高采煤方法时的垮落带厚度加上断裂带厚度之和[30]；宋选民教授则详细研究了当 大采高采场的顶板在发生断裂时，处于岩层中的关键岩层的稳定性到底如何，他将 基本顶当中第一次发生断裂的关键岩层看做为一种可以发生变形的整体，通过建立 力学模型，严格对照了变形的力学关系，通过这个关系，来分析破断后岩块的旋转， 下沉，记录下在下沉到不同的地方时，岩块的变形情况与当时岩层水平力之间的关 系，综合对比从岩块整体平衡到结构发生破坏而出现失稳现象时，它们之间的那个 临界值，总结了关键岩层中结构稳定的相关因素，最后得出了为了维护岩层结构时 承载力所处区域的范围大小[31]。 宁宇[32]使用数值模拟的方法去详细探究了治理煤壁片帮的相关有效措施，其研 究结论显示在大采高综采里面，煤壁会受到采煤时，出现的动态情况下的剪切应力 作用，这种剪切破坏可以采用特种支架进行支护防治。 赵宏珠教授详细地调研了大采高综采设备，并对这些设备在开采采高为 3.5m 到 5m 的支架与围岩相互作用机理进行了详细的研究。同时总结归纳了在煤矿中选用大 采高支架的型号的方法。煤矿中，保护顶板是保护作业工人安全的重要措施，但是 万方数据 内蒙古科技大学硕士学位论文 -7- 仅仅指望着通过增加支架工作阻力来实现不让上部岩层发生断裂的没目的是不够 的，毕竟导致上方老顶发生来压强烈，采煤工作面上方岩层破断范围加大的原因很 多，比如采煤高度、上覆岩层的岩层裂隙度、支架的支承能力等[33]。 需要掌握具体什么因素决定了在采煤工作面当中煤的稳定性，因此，郝海金博、 张勇教授仔细分析，首先通过理论来建立了力学模型，这个模型就是关于采煤煤壁 中的相对滑面，在分析这个力学模型的时候，采用了边坡稳定性理论的方法来考量 这个模型[34]。 刘长友教授使用在煤矿现场的实验数据，联合模拟现场的技术方法对采煤煤壁 中进行开采的时候岩层中，煤层中的裂隙变化规律进行了详细研究。杨敬轩通过使 用理论方法、矿区实际测量等各种可行方案去分析了在煤层里面的硬夹矸如何影响 了大采高里面的煤壁稳定性，在这个探究里面更深入的去了解了片帮机理，更是拿 出了判别片帮稳定性的必要因素。结果显示的是，当煤体中含有的夹矸拥有较高的 抗压强度时，那么处于工作面处的煤壁能够保持的稳定性就因为这层夹矸就会得到 增强[35]。 宋朝阳在考察了煤矿大采高的煤壁实际条件状况后，以力学方向从理论的角度 塑造了煤壁片帮模型