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作者
黄庆享王小军胡俭周海丰李军贺雁鹏
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单位
西安科技大学能源学院 中煤地生态环境科技有限公司陕煤集团神木张家峁矿业有限公司 国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿
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摘要
为了揭示峁梁区浅埋采空区下开采支架动压机理，以陕北张家峁煤矿4-2与5-2浅埋近距离煤层开采为背景，采用现场实测、物理相似模拟、理论分析及工程实例验证相结合的方法，研究了顶板间隔岩层结构和采空区覆岩“活化结构”运动特征，分析了下煤层工作面在进出峁梁载荷影响阶段的支架动载及超前支承压力变化规律，建立了上覆“活化砌体梁”与间隔岩层“砌体梁-台阶岩梁”耦合结构力学模型，揭示了峁梁区浅埋采空区下采场支架动载机理，并得出了峁梁采空区下采场支架动载分区。研究表明：工作面在过峁梁载荷影响区动载最大，出峁梁载荷影响区后次之，进峁梁载荷影响区前最小。工作面在峁梁载荷影响区超前支承压力峰值较大，约为出峁梁载荷影响区后的1.12倍，为进峁梁载荷影响区前的1.61倍。通过建立进、出峁梁载荷影响区时的顶板耦合结构力学模型，揭示了峁梁区采空区下开采的支架动载主要源于上煤层垮落顶板“活化结构”与间隔岩层结构同步运动，使峁梁区载荷通过“活化结构”传递于间隔岩层结构，导致支架强烈动载。研究得出，工作面支架阻力的确定应当以峁梁区顶板结构同步运动的大周期来压载荷作为依据，并通过实例分析验证了支架动载计算公式的可靠性。
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关键词
浅埋煤层峁梁区间隔岩层结构活化结构支架动载
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52074211,51674190)；陕西省自然科学基础研究计划项目(2019JLP-08,2022JM-300)；
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文章目录
1 工作面概况
2 实验设计
3 峁梁区覆岩垮落运动和矿压规律
3.1 煤层顶板垮落运动特征与规律
1) 进峁梁载荷影响区前：
2) 峁梁载荷影响区：
3) 出峁梁载荷影响区后：
3.2 工作面支架动载变化规律
3.3 超前支承压力分布规律
1) 进峁梁载荷影响区前：
2) 峁梁载荷影响区：
3) 出峁梁载荷影响区后：
4 峁梁区开采顶板结构与动载机理分析
1) 受峁梁载荷影响的大周期来压支架载荷
2) 仅间隔岩层结构同步失稳的支架载荷
3) 仅下部台阶岩梁失稳的支架载荷
5 工程实例验证
6 结 论
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引用格式
黄庆享,王小军,胡俭等.峁梁区浅埋采空区下开采顶板活化结构与支架动载研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(05):983-990.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0613.
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