DOI: 10.11799/ce202505015
急倾斜煤层长壁采场底板应力传递路径倾角效应研究
朱开鹏
中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116;中煤科工西安研究院(集团)有限公司,陕西 西安 710077;煤矿灾害防控全国重点实验室,陕西 西安 710077;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西 西安 710077;新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室(新疆工程学院),新疆 乌鲁木齐 830023
摘要：为探究急倾斜煤层长壁采场底板采动应力传递路径的倾角效应,以新疆 2130 煤矿急倾斜长壁综采工作面为工程背景,采用物理相似模拟与数值计算相结合的研究方法,在全面厘定并分析底板非对称变形破坏一般规律的基础上,对底板采动应力的传递路径及其倾角效应进行了研究,量化表征了急倾斜煤层底板主应力大小渐变以及方向偏转的演化特征.结果表明:在急倾斜煤层开采过程中,受煤层倾角影响,底板采动应力传递路径呈非对称反拱形态;在应力拱内部,直接底以及工作面倾向中下部区域的基本底处于受拉状态;在应力拱外部,以应力偏转界线为界限,底板主应力向倾向两侧煤体传递.并且,随着煤层倾角的增大,底板应力拱的拱高以及工作面倾向下侧煤体底板的应力集中系数均呈"减—增—减"的演化趋势;底板第一主应力的大小和卸荷系数逐渐降低,最大卸荷位置向工作面倾向下侧煤体迁移;第一主应力向x轴正方向偏转,使得底板破坏深度逐渐减小.受此影响,底板的最大破坏深度位于工作面倾向中下部区域;同时,在采空区矸石的非均衡约束作用下,工作面倾向中上部区域的底板块体结构更易出现失稳滑移,且在持续的采动影响下底板滑移区易向上扩展.基于此,可通过对底板易破坏滑移区域采取"重点关注、区域治理"的防治措施,改善该区域底板的应力环境和结构特征,以期实现对急倾斜煤层长壁采场底板的稳定性控制.
关键词：急倾斜煤层底板采动应力倾角效应
分类号：TD823.4(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52274139)国家自然科学基金(51974227)陕西省煤矿水害防治技术重点实验室开放基金项目(2021SKZD01)
论文发表日期：2025-05-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 107-116 )
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