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厚及特厚煤层采出后,采煤工作面后方采空区侧向的巷道在滞后回采工作面一定时空范围内出现变形,甚至是长时间持续大变形,严重影响了煤矿的安全生产。随着综采/放工作面一次采高的增大,这种现象越来越严重。现有采场围岩应力分布、时-空演化规律及其对侧向巷道围岩稳定性影响的研究成果尚不能够清楚地解释采高增加和上覆厚硬岩层厚度、力学特性及层位变化对侧向支承压力时-空演化特征和临空侧巷道围岩稳定性影响的变化规律,更缺乏描述侧向支承压力时-空演化规律的函数表达式。鉴此,采用理论分析和数值计算相结合的研究方法,系统研究了采高和顶板岩层结构、厚硬岩层运动对侧向支承压力分布影响的时间效应和空间效应,进而分析了受侧向支承压力时-空演化影响的动压巷道围岩稳定性。研究成果将为受厚及特厚煤层一次采全高综采/放工作面采动影响的临空侧动压巷道的煤柱宽度和掘进与维护时间、维护方法及维护力度的确定提供理论依据。论文的主要工作和取得的主要成果如下:(1)针对采高和顶板岩层结构对侧向支承压力分布的影响,基于厚及特厚煤层的顶板岩层结构和开采技术条件,概化出由煤层、层间岩层、厚硬岩层和松散层组成的煤层-顶板岩层结构;结合Kerr弹性地基假设和时间增长函数,建立了侧向支承压力分布预测模型,进而研究了采高和顶板岩层结构对侧向支承压力分布特征指标(侧向支承压力峰值、煤壁破坏区宽度、极限平衡区宽度和支承压力分布范围)的影响。研究结果表明,煤层埋深、采高、顶板岩层中的厚硬岩层距开采煤层的高度(简称为厚硬岩层层位)对侧向支承压力分布特征指标值的影响较为显著。随煤层埋深的增加,侧向支承压力峰值呈线性规律增加,煤壁破坏区宽度、极限平衡区宽度和支承压力分布范围呈对数规律增加;随采高的增加,侧向支承压力峰值呈指数规律减小,煤壁破坏区宽度、极限平衡区宽度和支承压力分布范围呈线性规律增加;随厚硬岩层层位的增加,侧向支承压力峰值和极限平衡区宽度呈指数规律减小,支承压力分布范围呈线性规律增加。采高和顶板厚硬岩层层位对侧向支承压力分布特征指标值的影响机理为:侧向支承压力的变化是由于煤层中的垂直原岩应力和开采附加应力的改变而导致的,开采附加应力分布特征的改变是由于采高和顶板厚硬岩层层位的变化而引起的。(2)针对顶板厚硬岩层运动对侧向支承压力分布影响的时间效应,通过数值计算方法,对顶板中存在厚硬岩层条件下的侧向支承压力分布随时间发展的演化过程进行了研究,给出了描述侧向支承压力峰值随时间演化的函数表达式,并研究了采高和厚硬岩层特征对侧向支承压力稳定时间的影响。研究结果表明,侧向支承压力分布特征指标值均随时间的发展逐渐增长,直至稳定,其中侧向支承压力峰值的稳定时间受厚硬岩层运动的影响较大。侧向支承压力峰值的时间演化曲线采用负指数函数表达,其可用于计算煤层开采后侧向支承压力峰值的稳定时间。侧向支承压力峰值的稳定时间受采高和厚硬岩层层位的影响较为显著,随采高和厚硬岩层层位的增加,侧向支承压力峰值的稳定时间呈对数规律增加,其主要原因是随采高和厚硬岩层层位的增加,厚硬岩层下伏煤岩层的弹性地基系数降低,厚硬岩层对层间岩层的作用力减小,从而增加了层间岩层变形的稳定时间和侧向支承压力峰值的稳定时间。(3)针对顶板厚硬岩层运动对侧向支承压力分布影响的空间效应,采用数值计算方法对工作面推进过程中,顶板中存在厚硬岩层条件下侧向支承压力分布的空间演化过程进行了研究。给出了描述侧向支承压力峰值随工作面推进的函数表达式,研究了采高和厚硬岩层特征对侧向支承压力稳定时滞后回采工作面距离(稳定距离)的影响。研究结果表明,随着回采工作面向前推进,采空区侧向支承压力分布的特征指标值均逐渐增加,直至稳定,其中侧向支承压力峰值稳定距离受厚硬岩层运动的影响较大。侧向支承压力峰值的空间演化曲线采用负指数函数表达,其可用于计算煤层开采后侧向支承压力峰值稳定距离。侧向支承压力峰值稳定距离受采高和厚硬岩层层位的影响较为显著,随采高和厚硬岩层层位的增加,侧向支承压力峰值稳定距离呈对数规律增加。(4)针对侧向支承压力时-空演化对临空侧动压巷道围岩稳定性的影响,采用连续-非连续的耦合计算方法,将侧向支承压力峰值的空间演化负指数函数表达式计算出的载荷作为数值模型顶部的应力边界条件,研究侧向支承压力峰值及其稳定距离、煤柱宽度和巷道掘进时间对巷道围岩变形量的影响,明确巷道围岩变形量与煤柱宽度和巷道掘进时间变化的相互关系,给出基于侧向支承压力时-空演化对临空侧动压巷道围岩稳定性的影响确定动压巷道煤柱宽度和掘进时间的方法。研究结果表明,侧向支承压力峰值、煤柱宽度和巷道掘进时间对临空侧动压巷道围岩稳定性的影响较为显著。随侧向支承压力峰值的增加、煤柱宽度的增加、掘进时间的滞后,巷道围岩最大变形量分别呈指数规律增加、先对数规律增加后指数规律减小、指数规律减小。在侧向支承压力时-空演化作用下,临空侧动压巷道围岩出现大变形的主要原因是侧向支承压力演化导致巷道围岩的应力水平及其调整时间增加,从而增加了锚杆锚固端部煤岩体的塑性扩容程度。合理的煤柱宽度、巷道掘进时间依据巷道围岩变形量与二者的相互关系,并结合侧向支承压力峰值时-空演化的负指数函数表达式来确定。给出了山西兰花科创大阳煤矿3405工作面采用煤柱宽度17 m,滞后综放工作面70 d或221 m反向掘进临空侧运输顺槽的优化设计方案。