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本文针对赵庄二号井3＃煤层被切割块段较多、地质构造复杂、资源分散且“三下”压煤量大的地质开采条件,在上覆岩层结构理论分析的基础上,基于实验室煤岩体物理力学参数测定、现场实测、UDEC数值模拟实验和理论计算方法,分析了壁式钻采法采煤工艺条件下的1305大采高综采短工作面矿压规律,并对工作面覆岩结构、覆岩运移规律及顶板来压预测进行了系统的研究。 通过现场监测,从走向和倾向两个方面对矿压规律进行了分析,并探讨了支架的合理工作阻力。研究表明,大采高综采短工作面与普通长度大采高工作面相比,其矿压显现特征主要表现为:大采高短工作面周期来压步距、来压强度、支架受载均小于普通长度工作面;基本顶周期来压期间动载系数大于初次来压期间动载系数,属于Ⅱ级来压明显的顶板;基本顶来压期间工作面压力分布近似呈“峰”型,中部压力大于两端,非来压期间压力较为稳定,波动较小,呈“一”字型分布;短工作面容易形成采空区“见方”易垮现象,顶板垮落期间矿压显现较为剧烈;采场支架工作阻力近似呈正态分布,支架载荷以静载荷为主,采场不受冲击载荷影响。通过支架结构力学分析法与传统支架工作阻力确定方法综合比较分析知,1305大采高钻式综采短工作面合理工作阻力为4621kN。 利用UDEC数值模拟方法对1305大采高钻式综采短工作面开采过程进行了模拟,对顶板结构、顶板垮落过程及移动规律进行了分析。研究表明,短工作面上覆岩层依然具有明显的“三带”分布;工作面长度是影响矿压显现的主要因素之一,工作面长度增大,形成的“压力拱”高度相应增大,覆岩变形、垮落范围增大,致使大采高短工作面顶板来压显现低于普通长度大采高工作面。 基于现场实测和数值模拟得出的1305大采高钻式综采短工作面矿压规律,利用分形理论对工作面顶板来压进行预测研究,并应用于实例验证,结果表明:时间序列分维预测模型总体上预测精度较高,相对误差均值为13.47％,能够实现对支架载荷未来时刻的直观表达,间接推导出未来时刻的顶板运动规律,能够满足工程实践需要。