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本文以朱集东煤矿11-2煤层首采面开采后覆岩运移规律和13-1煤层首采面回采巷道的布置为研究对象,将岩层的下沉简化为四周简支的薄板挠曲问题对其进行数学描述,采用预测地表沉陷的概率积分法研究了煤层开采后覆岩内部位移场,运用相似模拟实验研究了11-2煤层顶板岩层的活动规律及其对13-1煤层的扰动,基于FLAC3D数值实验提出不稳定性指数概念,以此对上部回采巷道位置进行优化。取得研究成果如下:(1)将岩层的下沉简化为四周简支的薄板挠曲问题,对岩层的移动进行数学描述,给出单一缓斜岩层的移动的基本公式及边界条件,采用分析地表移动基本规律的概率积分法分析了覆岩内部位移场。(2)采用相似模拟实验研究了上行开采顶板活动规律及对上覆煤层的扰动。认为随11-2煤层首采面的推进,直接顶初次来压后基本顶发生周期性的破断,来压步距为20~30m。13-1煤层位于11-2煤层回采后的弯曲下沉带内,煤层整体下沉,煤层水平位移的最大值分别为-130.5mm和99.8mm、最大下沉量为1.55m、最大膨胀和压缩变形量为15.79mm和19.07mm,表明13-1煤层整体性遭到一定的破坏,变形量不大,仍能保持连续性,能够满足上行开采的条件。(3)采用FLAC3D数值计算分析了层间距和水平错距对上行开采上覆煤层巷道稳定性的影响。依据数值计算结果提出不稳定性指数的概念及计算公式,分析不同区域巷道不稳定指数云图对上覆煤层回采巷道的位置进行优化,确定朱集东煤矿上覆13-1煤层首采面回采巷道的合理位置为相对于下伏11-2煤层首采面回采巷道内错15~20m。(4)朱集东煤矿13-1煤层首采面1111(3)轨道顺槽相对于11-2煤层首采面1111(1)回采巷道内错15m掘进,巷道处于卸压区内应力环境较好且煤层结构能够保持完整性,根据数值计算结果给出掘进期间锚网支护方案,掘进后累计28天内两帮累计变形量为40mm。顶底板累计移近量为114mm。设计支护方案及参数能控制巷道围岩掘进期间的大变形,巷道整体控制效果较好。