煤田地质与勘探

作者：朱开鹏, 罗生虎, 解盘石, 李志林, 樊娟, 田程阳, 易磊磊, 徐辉,

关键词：倾斜煤层, 切应力, 传递路径, 非对称性, 倾角效应,

目的煤层倾角是导致倾斜采场覆岩载荷传递路径远较一般煤层复杂的根本原因，明确倾斜采场覆岩载荷传递路径倾角效应，对实现该类煤层围岩稳定性控制具有重要意义。方法以新疆某矿为工程背景，综合采用物理相似模拟、有限元数值仿真及理论计算等方法，分析倾斜采场覆岩非对称变形破坏特征，并构建顶板应力特征量，研究不同维度条件下覆岩载荷传递路径及其倾角效应。结果和结论结果显示：(1)倾斜煤层开采过程中，顶板应力特征量传递路径为倾向“m”形和走向双“n”形的分布，在平行煤层方向，顶板应力特征量传递路径为双“v”形分布，使采动影响范围以内、应力分界线以外的覆岩载荷，向采场四周煤壁作双向传递，而应力分界线以内的覆岩载荷则向工作面倾向两侧煤体单向传递。(2)随着煤层倾角的增大，采场顶板应力特征量的偏转界线范围逐渐减小，使采场四周支承压力峰值呈逐渐减小的演化趋势。(3)受此影响，倾斜采场顶板破断形态呈中上部大于下部的非对称分布形态，造成工作面倾向中部、上部支架工作阻力及其离散程度较大，支架偏载、空载现象频发，而工作面倾向下部支架工作阻力及其离散程度相对较小。(4)覆岩载荷传递路径的非对称性是导致倾斜采场顶板力学行为区域性分布的根源，且这一现象随着煤层倾角的增加而愈发突出。研究成果可指导倾斜采场支架设计与布置，预防偏载、空载，提升围岩稳定性，提高开采效率，保障煤矿安全。

来源：2025年第4期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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