煤炭科学技术

作者：李俊鹏, 王文才, 王创业, 吴祥业,

关键词：边帮煤, 覆岩运移, 采动边坡, 砌体梁, 回填压脚,

露天开采因多因素限制，会形成大量边帮滞留煤，随内排和复垦结束，这些滞留资源会永久损失，造成极大浪费，为降低资源浪费，地下开采被广泛使用，但因边坡存在典型变形破坏和失稳滑移特性，给边帮煤地下开采带来极大安全隐患，严重制约着资源回收。因此，厘清地下开采扰动下采动边坡失稳滑移机理及其控制机制，切实保障边坡稳定性，成为岩土及采矿工程界共同面临的一项重要课题。鉴于此，本文综合运用物理和数值模拟、力学分析等多种手段对边帮煤地下开采下采场覆岩运移规律、采动边坡变形破坏特征、失稳滑移机理及其控制机制进行了研究。取得如下创新成果：建立了边帮煤地下开采双煤层采动物理和数值模型，揭示了采动边坡“横三区”破坏形态的演变规律、形成机制及与采动坡体耦合破坏和失稳滑移之间的关系，明确了下煤层开采易造成坡体形成“圆弧形”滑面、剪切滑移带和局部失稳滑移现象，获得了采动边坡台阶塌陷和张拉、剪切裂缝共存的破坏特征；建立了边帮煤地下开采采动边坡“砌体梁”力学模型，揭示了“砌体梁”动态演化规律及关键岩块B的旋转机制与采动边坡失稳滑移之间的关系，获得了造成采动边坡发生失稳滑移的主要原因是“砌体梁”结构的重复运动、“横三区”结构不断前移及关键岩块B回转失稳形成水平推力的共同作用及“采空塌动—顺层蠕滑—边坡失稳”的滑移机理；提出了从控制“砌体梁”关键岩块B回转的采动边坡失稳滑移控制方法，并进行了分析，得出了采用回填压脚控制方法在遏制水平推力传递的基础上，能有效改变铰接岩块的断裂度，抑制关键岩块B的回转，达到采动边坡失稳滑移的有效控制，基于此进行了工程应用和验证，形成了采动边坡的稳定控制体系，为实现边帮煤安全、高效回收提供保障。

来源：2025年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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