【摘 要】
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巨厚强含水层下开采特厚煤层,工作面常常受到顶板水害威胁。处于向斜构造区工作面开采过程中依次经历俯采阶段、过轴底阶段和仰采阶段,俯采时面后采空区涌水在自重作用下将涌入生产面,影响安全生产。本文以高家堡煤矿204工作面为研究背景,通过理论分析、解析计算、数值模拟等研究方法,对巨厚强含水层下特厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育规律及工作面涌水特征进行研究,主要研究成果如下:（1）分析了向斜构造区工作面俯采、过
【基金项目】
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国家自然科学基金（51774268、51974291）； 中国矿业大学基本科研业务费项目（2021ZDPY0226）；
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巨厚强含水层下开采特厚煤层,工作面常常受到顶板水害威胁。处于向斜构造区工作面开采过程中依次经历俯采阶段、过轴底阶段和仰采阶段,俯采时面后采空区涌水在自重作用下将涌入生产面,影响安全生产。本文以高家堡煤矿204工作面为研究背景,通过理论分析、解析计算、数值模拟等研究方法,对巨厚强含水层下特厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育规律及工作面涌水特征进行研究,主要研究成果如下:（1）分析了向斜构造区工作面俯采、过轴底和仰采阶段导水裂隙带发育规律,研究了地层倾角、采高、采速与导水裂隙带发育高度之间的关系。通过UDEC数值模拟分析了向斜构造区不同开采阶段覆岩导水裂隙带发育规律,得到俯采阶段导水裂隙带发育高度大于仰采阶段,过轴底段导水裂隙带发育高度达到峰值;通过UDEC数值模拟研究了不同地层倾角、采高、采速对向斜构造区覆岩导水裂隙带发育高度影响规律,得到向斜构造区开采随地层倾角增大,覆岩导水裂隙带发育高度整体减小,且轴底段导水裂隙带发育达到峰值所需推进距离逐渐增加。导水裂隙带发育高度随采高降低、采速增大而减小。（2）揭示了向斜构造区不同回采阶段工作面涌水量变化规律,分析了采高、采速对工作面涌水量的影响特征。通过Comsol数值模拟向斜构造区不同开采阶段工作面涌水特征,得到工作面涌水量在俯采及过轴底阶段持续增大,仰采初期达到峰值状态,后逐渐减小趋于稳定值;通过Comsol数值模拟不同采高、采速导水裂隙带发育特征对工作面涌水量影响规律,结果表明工作面涌水量随采速增加、采高降低而逐渐减小。（3）研究了向斜构造区巨厚强含水层下特厚煤层开采顶板涌水控制机理,提出了基于控制采高、采速的源头防控与工作面疏导水控制方法。通过综合分析采高、采速对工作面涌水量影响规律,提出合理选择采高、采速的源头防治涌水控制机理;通过改变工作面涌水流动方式,减小面后采空区涌入生产面水量提出合理疏排涌水控制机理。基于涌水控制机理提出俯采阶段采高、采速综合平衡考虑,底板“波浪式”开采,面后集中疏排;过轴底段以控制采高为主,双巷+泄水孔加强疏排;仰采初期加快推进兼顾采高,面后埋管疏导涌水的向斜构造区全过程涌水控制方法。该论文有图62幅,表8个,参考文献87篇。
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