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针对大采高综放工作面,尤其是采空区下特厚煤层大采高综放工作面易发生煤壁滑移片帮以及现有煤壁片帮深度预测和片帮控制方法存在的突出问题,以斜沟煤矿13号煤层23103首采工作面为工程背景,在详细分析和总结前人已有研究成果的基础上,采用现场实测、理论分析和数值模拟相结合的手段,运用毕肖普(Bishop)条分法基本原理,对23103这种采空区下15m特厚煤层大采高综放开采的采场矿压特征、煤壁滑移片帮危险性、片帮深度预测以及片帮控制技术措施等进行了系统的研究,得到了以下结论:(1)通过采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究分析了上覆8号煤采空区冒落矸石以及遗留走向煤柱对13号煤层23103首采工作面矿压的影响。理论分析得出,23103工作面在8号煤层遗留走向煤柱正下方的垂直附加应力系数最大,为0.5498;越往工作面两端,其垂直附加应力系数越小,最小减至0.0706。模拟结果显示,23103工作面中部附近的垂直附加应力系数达0.40~0.55;当工作面推进100m之后,其中部煤壁前方的垂直应力峰值达13Mpa,应力集中系数为2.36。实测结果显示,工作面中部液压支架的最大载荷、平均载荷和高载荷区间占比均大于工作面的上部和下部,表明受8号煤层遗留走向煤柱的影响,23103工作面矿压显现普遍强烈。(2)根据工作面的煤壁受力特征,运用Bishop条分法基本原理,建立了工作面沿走向推进、仰斜和俯斜推进时的煤壁滑移片帮力学模型,推导出了煤壁滑移面安全系数计算式:根据滑移面安全系数计算式,对23103工作面煤壁的稳定性进行了分析,并预测该工作面煤壁最大滑移片帮深度为1.48m,较其它片帮深度预测方法更接近实测结果。(3)建立液压支架护帮板-煤壁相互作用改进力学模型,推导出了煤壁在支架护帮板作用下的滑移面安全系数计算式KS:采用FLAC3D数值模拟软件模拟得出支架初撑力P为8000kN、9000kN、10000kN、11000kN、12000kN、13000kN时的煤壁前方垂直应力分布分别为q1(1)、q2(1)、q3(1)、q4(1)、q5(1)、q6(1),取支架护帮板的推力p为50kN、100kN、150kN、200kN、250kN、300kN,取推力p作用点距顶板距离r为0.3m、0.6m、0.9m、1.2m、1.5m、1.8m。给定qu(1)(u=1,2,…,6),计算煤壁在p和r组合36种作用方式下的滑移面安全系数KS,并找出最小值KSmin,以此作为判断煤壁稳定性的依据。拟合KSmin随p和r的变化规律和KSmin随支架初撑力变化曲线,从而得出,当支架初撑力一定时,煤壁的稳定性与p和r均呈正向相关;护帮板的作用p×r值越大,煤壁滑移面最小安全系数KSmin就越大,表明煤壁稳定性越高;当支架护帮板作用p×r一定时,支架初撑力P越大,煤壁滑移面最小安全系数KSmin也就越大,并最终趋于平缓;护帮板的作用p×r值越大,煤壁滑移面最小安全系数KSmin对支架的初撑力P就越不敏感。