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随着高强度大采高技术在厚煤层开采的广泛应用,瓦斯超限已经成为影响工作面安全高效生产的首要问题,而瓦斯的涌出与采动影响下矿压显现关系密切。本文以晋煤集团寺河矿W1301大采高工作面为工程背景,基于岩层控制的关键层理论及“S-R”失稳理论的基础上对覆岩结构及其运动失稳特性进行分析,结合大采高工作面瓦斯涌出特征,运用现场监测、理论分析及数值模拟等方法,系统研究了大采高工作面支承压力变化及采空区顶板破断扰动等矿压显现对瓦斯涌出的影响,进而对采动过程中大采高工作面瓦斯急剧增高现象有了更深层次的认识,取得了以下成果: (1)通过对大采高工作面矿压及瓦斯涌出的监测分析,初采阶段瓦斯浓度处于恒定状态,来压时工作面中部片帮较严重且瓦斯浓度急剧增高;周期来压阶段支架阻力与瓦斯浓度大体呈线性关系,其来压强度较初次来压弱,对应的瓦斯浓度增高幅度也略有降低。 (2)根据对覆岩结构及其运动失稳特性研究,得出大采高开采条件下覆岩的破坏特征,结合 UDEC软件模拟覆岩裂隙的演化过程,分析认为覆岩运移过程中大采高工作面来压期间瓦斯涌出量增大是前方煤体采落(片帮)与采空区后方遗煤以及临近煤层瓦斯解吸共同作用的结果。 (3)支承压力随工作面推进不断前移演化,并以一定形式作用于煤体上,使其结构发生塑性破坏,最终导致瓦斯大量解吸涌出,结合FLAC3D软件模拟大采高工作面前方煤体塑性破坏程度,根据瓦斯涌出量差异对其前方煤体进行区域划分。 (4)大采高工作面后方垮落矸石随顶板破断向采空区深部密实性逐步增高,从而使回采空间内形成瓦斯压力梯度;同时大采高顶板扰动产生强大的冲击气流,使得工作面上隅角及尾巷横川处风速及瓦斯涌出量短时间内急剧增高;随着尾巷横川与工作面距离的增大,上隅角在周期来压期间会出现瓦斯超限现象。