【摘 要】
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基于甘肃某矿急倾斜赋存条件,分析了急倾斜煤层分段开采的冲击矿压显现特点,采用UDEC及FLAC3D模拟软件,分析了急倾斜煤层分段开采的高位覆岩垮落特征及低位岩层破断形态,研究了急倾斜煤层分段开采的围岩应力演化特征,对比了改变煤层倾角及煤层厚度对覆岩垮落特征与围岩应力场的影响,研究了急倾斜煤层受载特征及覆岩破断结构特征,揭示了该矿急倾斜煤层分段开采诱发冲击矿压机理,提出了203工作面的冲击矿压防治技
【基金项目】
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国家重点研发计划（2016YFC0801403）; 国家自然科学基金重点资助项目（51634001）; 中央高校基本科研业务费专项资金资助（2018QNA28）
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基于甘肃某矿急倾斜赋存条件,分析了急倾斜煤层分段开采的冲击矿压显现特点,采用UDEC及FLAC3D模拟软件,分析了急倾斜煤层分段开采的高位覆岩垮落特征及低位岩层破断形态,研究了急倾斜煤层分段开采的围岩应力演化特征,对比了改变煤层倾角及煤层厚度对覆岩垮落特征与围岩应力场的影响,研究了急倾斜煤层受载特征及覆岩破断结构特征,揭示了该矿急倾斜煤层分段开采诱发冲击矿压机理,提出了203工作面的冲击矿压防治技术。得出的主要结论如下:（1）数值模拟表明,在急倾斜煤层分段开采条件下,不同的煤层倾角会产生相殊的覆岩垮落特征。覆岩破断会相互挤压形成较稳固的结构,急倾斜煤层的倾角越小,覆岩破断范围相对愈大;煤层倾角越大的急倾斜煤层覆岩由于垮落角较小,铰接岩块稳定性更强,从而导致覆岩破断范围缩小。（2）数值模拟表明,在急倾斜煤层分段开采条件下,煤层厚度的变化会直接影响了覆岩垮落形态。急倾斜煤层厚度较小会导致采空区空间减小,破断岩块在采空区与底板岩层上形成较稳定的铰接结构,对顶板悬臂梁结构有一定支撑作用,从而其下方悬臂梁发生破断较煤厚较大时晚;较大的煤厚下由于采空区空间较大,覆层对采空区的充填程度会增加,垮落岩块对采空区充填更为充分,覆岩关键层较煤厚较薄时破断更及时。（3）数值模拟表明,随着顶板最大主应力峰值随煤厚增加而减小,但顶板最大主应力峰值未出现较大变化,为21MPa左右;而倾角的增加会导致顶板最大主应力峰值距煤体表面的距离会向煤体深部转移,但各倾角的底板侧最大主应力峰值距离煤体表面的距离均为15.5m。（4）理论分析了沿煤层走向和倾向方向上的煤体受载特征,并给出了急倾斜煤体在开采过程中受到侧向支承压力及采空区煤矸石对煤体的载荷作用下的应力表达式。结果表明破断诱发动载的覆岩结构主要为无铰接的悬臂梁结构及有铰接的砌体梁结构。悬臂梁结构的能量与覆岩载荷的二次方成正比,与其长度的五次方成正比;煤层倾角越大,则铰接结构的稳定性越强,急倾斜煤层顶板破断块体抵抗失稳的能力越强。（5）针对203工作面,结合理论分析及数值模拟,提出针对性的防控动静载力源的卸压手段,主要为顶板深孔爆破预裂控动载,煤体及底板爆破定点卸静载的冲击矿压预防技术,防治效果较好。该论文有图57幅,表14个,参考文献124篇。
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