摘要： 明晰大倾角采场顶板破断结构特征与注浆承载体力学行为是保障下分层开采支护系统稳定的关键。采用理论计算、物理模拟、力学试验、现场实测等手段，开展了大倾角采场顶板破断傅里叶级数解析，研究了顶板破断、应力、分形演化规律，基于采场顶板破断演变形态构建了5组散体高度占比固结体试验模型，开展了CT扫描原位加载试验，揭示了固结体再承载力学特性。结果表明：受大倾角采空区中下部矸石堆积影响，顶板发生挠曲变形位置向倾斜上部偏移，上部空域体积增大，分形维数升至1.569；上部顶板破断矸石应力恢复幅值较下部减缓83%、较中部减缓75%，顶板破断“倒勺形”形态特征显著，大倾角采场上部是支护系统稳定防控重点区域；5组散体高度占比固结体在峰后阶段表现出应变软化特征，随散体高度占比增大，固结体单轴抗压强度增强，改性散体力学性能优于浆体；受倾斜胶结面应力屏障效应影响，固结体应变集中区与破裂带呈“上宽多、下窄少”，浆体率先破裂、块体剥落；随轴向持续加载，固结体裂隙率自上而下递减；随散体高度占比增大，固结体发育裂隙直径平均值分别为1.28,1.38,1.45 mm，上端浆体小直径裂隙发育，改性散体则通过颗粒重排吸收能量，结构稳定性更强。研究结果为大倾角下分层开采上端空域破碎顶板稳定控制奠定理论基础。

关键词: 大倾角煤层, 分层开采, 上端空域, 破碎顶板注浆, 再承载力学行为

中图分类号: 

• TD 325