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大倾角煤层是指埋藏倾角为25°~55°的煤层,开采难度大,覆岩结构复杂,“支架-围岩”系统作用与一般倾角煤层差异大,因此,研究大倾角煤层长壁开采覆岩空间结构及其稳定性问题对丰富该类煤层开采理论和指导现场实践均有重要意义。 大量的现场实践、实验研究和理论分析表明:大倾角煤层走向长壁工作面开采中,沿倾斜方向矿压显现呈现出“先中部”、“次上部”、“再下部”的基本特征,具有时序性。直接顶、基本顶及高位岩层的运移规律具有时序性和不均衡性。倾斜方向中、上部区域内“三带”特征明显,且层位较高;倾斜下部区域内的顶板岩层没有明显的“三带”特征或“三带”形成的层位较低且不完整。 本文以新泰市羊泉煤矿4202工作面走向长壁大倾角综采工作面为工程背景,采用理论分析、Flac3D数值模拟和现场观测等研究方法,研究了大倾角煤层开采围岩运移规律及工作面设备稳定性。运用相关理论知识,分析了大倾角煤层开采上覆岩层运移规律和矿压显现特征得出大倾角;通过数值模拟,研究了不同倾角煤层煤壁前方的最大应力集中系数、塑性区范围;通过现场观测,分析了大倾角煤层开采矿压显现规律;根据理论分析、Flac3D数值模拟和现场观测等得出的结论,提出了工作面支架稳定性和设备防滑等技术措施。