采场覆岩“宏观-大-小”结构及其失稳致灾机理
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摘要: 针对薄基岩工作面易发生顶板整体切落压架事故问题，采用理论分析和数值模拟对一般工作面和薄基岩工作面采场覆岩结构失稳致灾机理进行对比研究。建立采场覆岩“宏观-大-小”结构力学模型，确定不同覆岩结构失稳支架临界工作阻力，分析了关键层上覆载荷对关键层破断形式和破断块体稳定性的影响，并通过UDEC数值模拟软件对典型工程地质条件下采场覆岩结构及应力场演化特征进行了模拟验证。研究结果表明：① 一般工作面回采后，采场覆岩中会自下而上依次形成“支架-围岩”小结构、“砌体梁”大结构、“压力拱”宏观结构，小结构的稳定性取决于大结构的稳定性，而大结构的稳定性又取决于宏观结构的稳定性;② 在宏观结构的保护作用下，关键层上覆载荷较小，关键层破断岩块容易形成“砌体梁”平衡结构，作用在支架上的力较小，工作面矿压显现缓和;③ 随着关键层上覆载荷增大，关键层破断步距减小，破断形式由弯拉破断转变为剪切破断;④ 当关键层破断岩块上覆载荷过大，大结构发生失稳，关键层自重及其上覆载荷经垮落带岩层作用在采场支架上，导致小结构失稳，发生压架事故;⑤ 薄基岩工作面采场覆岩中无法形成宏观结构，上覆岩层在承压含水层水压力及自重作用下沿煤壁发生全厚整体切落，易造成工作面压架事故;⑥ 一般厚层坚硬顶板工作面来压步距越大，矿压显现越剧烈，而薄基岩工作面来压步距小，矿压显现反而剧烈。
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期刊类型引用(16)
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