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大采高综采技术是回采3.5m~5.0m中厚煤层实现高产高效的主要途径,在我国许多矿区都得到推广应用。以河北崔家寨煤矿4.2m厚煤层开采为现场研究条件,通过现场实测、理论分析、数值模拟等手段系统地研究了大采高综采煤体变形、破坏、片帮规律,顶板运动规律以及支架稳定性等问题。运用广义Mises准则导出了考虑中间主应力的煤体塑性区宽度和垂直应力的计算公式,分析了煤壁片帮破坏机理,并提出了相应的煤壁片帮的防治措施。采用2D-σ有限元数值模拟软件,对工作面煤岩系统模型进行了数值模拟实验研究。通过对煤体破坏接近度等值线图和色谱图的分析,以摩尔—库仑准则为判断依据,根据主应力的大小较为准确地确定出煤体塑性区的范围,并确定出了大采高条件下煤壁及顶板出现拉应力区的范围。 大采高综采支架稳定性(高架稳定性)是该采矿方法能否顺利实施的另一关键问题。运用所提出的“力平衡区”的概念判断支架稳定性,方法简单,便于在现场推广应用。经现场检验,结论准确、可靠。在理论分析和数值模拟的基础上,结合工程实践,初步形成了一套适合大采高综采可行的顶板及支架控制技术,部分研究成果得到现场实践的证实。