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针对大倾角煤层下分层回采诱导再生顶板破断与支架倒滑失稳问题,结合淮南矿区潘北煤矿1212(3)大倾角厚软煤层分层开采工作面地质与工程条件,综合运用理论计算、基于分布式光纤与声发射监测技术的相似模拟试验、基于煤系地层结构建模技术的数值模拟试验、矸石侧限压缩固结二次成岩试验、基于三维成像技术的钻孔探测现场试验等相结合的研究手段,对上分层回采覆岩运移及应力演化、再生顶板力学特性、再生顶板破断及多物理场参数响应、支架与再生顶板稳定控制机理方面进行了系统研究。(1)大倾角煤层上分层回采覆岩运移及应力演化特征。建立了上分层覆岩破断力学模型,分析了砂质泥岩层挠度与最大拉、剪应力分布规律,获得了上分层回采覆岩垮落结构形成力学驱动机制。建立了上分层回采物理与数值模型,分析了上分层回采覆岩破断及位移-应力演化特征,确定了采空区矸石2种充填形态特征。(2)大倾角煤层回采再生顶板力学特性研究。测定了组成再生顶板泥岩与砂质泥岩矿物种类及含量,获得了破碎岩块胶结再生能力。对破碎岩块进行了侧限压缩试验,分析了含水率、压缩率、粒径、体积级配对破碎岩块压实轴向应力与固结二次成岩试件抗压、抗剪强度的影响程度及作用机制,给出了4个因素下胶结体力学性能的定量表征。再生顶板现场钻孔探测发现了钻孔围岩裂隙分布及倾向胶结程度上低下高的分区固结特征。(3)大倾角煤层回采再生顶板破断及多物理场参数响应特征。基于相似模拟与数值模拟试验,研究了下分层再生顶板破断倾向分区演化、再生岩体变形光纤应变与声发射能量响应规律及再生顶板应力壳演化特征,阐明了下分层支架低中位悬臂梁断裂推垮与高位铰接岩梁断裂冲垮作用机理,揭示了下分层中上部是支架与再生顶板重点防控区域。(4)大倾角煤层回采支架与再生顶板稳定控制机理研究。厘定了下分层回采支架-围岩关系,建立了支架倒滑与煤壁片帮力学模型,研究了支架倒滑与煤层倾角、顶底板和支架顶梁间摩擦系数及侧护板侧护力间关系,分析了煤壁片帮与煤层倾角、再生顶板载荷、煤体粘聚力及内摩擦角间关系。提出了再生顶板铺网注浆、设置支架防倒滑千斤顶的“三机”联合防倒滑、煤壁铺网注浆+施工玻璃钢锚杆的“护帮、护顶、护架”三位一体分区协同控制措施,监测了支架阻力与歪斜角、再生顶板与煤壁注浆位置、煤壁片帮位置与深度,对“三位一体”分区协同控制支架与再生顶板稳定性效果进行工程评价。图:[98];表:[22];参:[185];