采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (6): 1336-1347.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0437

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大倾角煤层长壁采场顶板岩体结构演化机理倾角效应

王同,杨科,池小楼,刘文杰   

  1. 安徽理工大学矿业工程学院,深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南232001
  • 出版日期:2025-11-15 发布日期:2025-11-20
  • 通讯作者: 杨科,E-mail: yksp2003@163.com,Tel: 18255401572
  • 作者简介:王同(1997— ),男,安徽省宿州市人,博士(后),从事大倾角煤层开采、矿山压力与岩层控制方面的研究。
  • 基金资助:
    中国博士后科学基金项目(2024M760017);国家资助博士后研究人员计划项目(GZC20251243);安徽理工大学人才引进基金项目(YJ20240024)

Dip angle effect of roof rock structure evolution mechanism of longwall stope in steeply dipping coal seam

  • Online:2025-11-15 Published:2025-11-20

摘要: 煤层倾角使顶板变形破坏运动特征和所形成岩体结构的力学行为等区域性特征明显,导致在大倾角煤层开采中对围岩的稳定性控制异常复杂。论文采用物理模拟实验、理论分析相结合的研究手段,研究了煤层倾角对顶板破坏包络面展布的影响机理,揭示了覆岩破坏包络面内、外岩体结构演变与耦合作用机理。结果表明:随煤层倾角增大,破坏包络面内部破断块体铰接现象明显,反堆砌块体角度增大;破坏包络面外部围岩承载拱高度减小,承载拱围岩水平位移、垂直位移、合位移峰值均呈现出减小的演化趋势。倾斜砌体结构重力沿工作面垂直方向分力减小,砌体结构沿走向维度的回转主要受采空区低层位块体的区域性充填特征影响;沿走向平衡主要受块体物理力学性质与走向回转角控制。在水平载荷作用下,倾向下区域存在下凹段即近直线段;随煤层倾角增大,耦合承载拱高度减小,拱顶位置向倾向上部偏移,偏移幅度增大。研究揭示了大倾角长壁采场顶板岩体结构演化倾角效应,为大倾角走向长壁工作面开采顶板稳定性控制提供科学指导,具有重要的理论和实践意义。

关键词: 大倾角煤层, 破坏包络面, 倾斜砌体结构, 耦合承载拱, 倾角效应

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