由于煤层应力环境不同,煤壁存在剪切和拉伸两种破坏机理,将煤壁破坏划分为上部片帮、下部片帮、整体片帮和大范围塑性流动4种破坏形式.顶板、煤壁和支架共同形成保护工作面空间的围岩结构系统,顶板载荷由煤壁和支架共同承担,载荷分配特征由系统组分刚度决定.构建"顶板-煤壁-支架"结构力学模型,采用最小势能原理得到煤壁垂直变形量和作用于煤壁之上的实际顶板载荷.定义煤壁稳定性系数为煤壁极限承载能力同实际煤壁压力之比.设计不同支架刚度条件下煤壁稳定性分析的物理模拟实验,实现煤壁水平变形和垂直变形的同时监测.结果表明:煤壁稳定性系数随着支架刚度的增大而升高,从而使得煤壁稳定性增强;煤壁上部水平变形大于下部水平变形,煤壁水平和垂直变形量随着支架刚度的增大而减小.将提高支架刚度的措施应用于乌兰木伦矿,使得顶板最大下沉量由0.90m降低至0.65m,煤壁片帮控制效果良好.

国家重点研发计划项目(2017YFC0603002)；国家自然科学基金项目(51974264)；博士后科学基金项目(2018M640198)；