【摘 要】
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陕北矿区煤层群煤层埋藏浅,且部分煤矿已进入煤层群下位煤开采,但对下位煤层顶板活动规律、矿压显现规律与矿压控制技术的研究正处于初步研究阶段。论文以陕北矿区凉水井煤矿4-2中厚煤层和4-3薄煤层组成的浅埋煤层群为研究对象,通过室内试验、数值模拟、理论分析和现场实测相结合的研究方法,开展4-3薄煤层开采覆岩运动规律及矿压控制技术研究。主要研究结论如下:（1）上位煤层采后围岩变形及应力分布规律判定凉水井煤
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（52074239）； 区域联合基金重点项目（U21A20107）；
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陕北矿区煤层群煤层埋藏浅,且部分煤矿已进入煤层群下位煤开采,但对下位煤层顶板活动规律、矿压显现规律与矿压控制技术的研究正处于初步研究阶段。论文以陕北矿区凉水井煤矿4-2中厚煤层和4-3薄煤层组成的浅埋煤层群为研究对象,通过室内试验、数值模拟、理论分析和现场实测相结合的研究方法,开展4-3薄煤层开采覆岩运动规律及矿压控制技术研究。主要研究结论如下:（1）上位煤层采后围岩变形及应力分布规律判定凉水井煤矿4-2、4-3煤层煤层群开采的岩层结构,分析4-3煤采前覆岩应力、变形特征,揭示上位煤开采对间隔岩层的应力释放与岩层破坏影响,确定上位煤开采对间隔岩层应力显著扰动范围（20m）和变形显著扰动范围（10m）。（2）下位煤层开采覆岩运动与矿压显现规律（1）煤层群小间采比开采时:下位煤层裂隙带顶界面超过关键层（间隔岩层中粒砂岩）高度,下位煤关键层破断后处于易失稳的“被动平衡结构”状态,导致上位煤关键层活化失稳后,顶板自下而上出现重复压实区域,会在下位煤采场形成高动载低静载的大小周期来压矿压显现现象。（2）煤层群中等间采比开采时:下位煤层裂隙带顶界面位于关键层中,下位煤关键层破断后处于能够保持自身稳定的“平衡结构”状态,上位煤覆岩发生活化但未失稳,上位煤关键层活化后以静载的形式影响下位煤采场矿压显现,下位煤采场来压步距稳定,出现高静载低动载的矿压显现现象。（3）煤层群大间采比开采时:下位煤层裂隙带顶界面位于亚关键层下方,下位煤开采后,下位煤关键层处于“弯曲下沉”状态,既影响下位煤采场矿压又控制覆岩运动,矿压显现与单一煤层开采相似,来压步距稳定。（4）下位煤层在不同间采比下开采时,上位煤关键层不同活化状态导致下位煤采场矿压显现特征不同,其中在小间采比开采时,上位煤关键层发生活化失稳,使下位煤采场动载影响增加,增大了顶板控制难度。（3）下位煤层开采矿压控制技术（1）覆岩已破断结构力学分析:以砌体梁三铰拱结构为基础,建立已破断铰接结构活化失稳力学模型与力学判据,分析影响结构活化失稳可控开采因素。（2）采场顶板控制技术:提出通过以支架支护强度与回采速度控制下位煤开采顶板活化失稳的技术手段。确定下位煤工作面推采速度变化较大时,采场动载影响显著增加;支架支护阻力为9000k N,初撑力为6300k N（70%）时能够安全高效的控制采场顶板并在工业性试验中取得良好的矿压控制效果。该论文共有图53幅,表14个,参考文献83篇
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