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煤炭地下气化是一项新的煤炭开采技术,具有安全性好、投资少、见效快、污染少等优点。煤炭地下气化过程顶板稳定性对于气化过程非常重要,但目前研究较少,一方面在于气化过程是封闭的,很难测得气化围岩温度分布情况;另一方面岩石的力学性质与温度关系较为复杂。论文通过理论分析、物理相似试验及数值模拟相结合的方法对上述问题进行了初步研究,得到相应成果。(1)燃烧贯通顶底板之前,将气化通道截面近似成圆形,得到了在地应力、温度及气化压强共同作用下围岩应力分布特征,研究认为气化压强对围岩的控制作用较小,在整个地下气化过程中地应力与热应力对塑性区的扩展起主要作用。(2)理论分析温度对有均布载荷作用固支梁内应力分布的影响,认为温度产生的热应力会抵消梁内的拉应力,同时增大压应力;且在煤炭地下气化过程老顶极限跨距的大小取决于岩石极限抗拉强度降低及热应力增加的相对情况。(3)随着气化推进,燃空区顶板温度分布呈现出不同的特征,可将其分为3个阶段:温度场初始变化阶段、垮落扰动阶段及平稳阶段。燃空区顶板岩层间的离层、破断会对岩层温度值及温度梯度产生影响,但对温度扩展范围影响不大。(4)数值分析了煤炭地下气化过程采场围岩矿压显现规律,研究认为热应力的存在改变了围岩垂直应力的分布状态,使应力集中更加明显,且因岩石性质受温度的影响,围岩垂直应力等值线呈锯齿状。气化过程燃空区顶底板位移比常规开采要大得多,主要是因为温度改变了岩石的力学性质同时还增加了岩石的热膨胀变形值。(5)围岩塑性区扩展形式不同,常规开采塑性区主要沿着采空区两端肩部向上扩展;气化开采过程塑性区的扩展与温度分布有关,在温度较低的区域塑性区扩展与常规开采一致,且气化开采塑性区范围比常规开采大。