煤炭科学技术

作者：雷照源, 李峰, 赵子葵, 李磊, 黄兴利,

关键词：大采高工作面, 生命周期, 坚硬厚顶板, 矿压显现,

坚硬厚顶板作为大采高工作面的力源层，不同大采高工作面生命周期内的顶板边界条件不同，导致顶板的破断形态发生改变，进一步引发了各大采高工作面矿压显现的不同。因此，分析不同空间位置大采高工作面生命周期内坚硬厚顶板破断机制是研究矿压防治的基础。以黄陵二矿深埋大采高工作面为背景，采用地质条件调查、理论分析、现场监测等手段，从单一与相邻工作面生命周期内坚硬厚顶板边界条件出发，凭借虚功原理分析坚硬厚顶板的破断机制；并以21422相邻工作面临空侧坚硬厚顶板三维空间轴转动模型为例，分析其失稳机理。研究结果表明：① 21421与21422工作面生命周期内各存在2种顶板破断铰接类型，21422工作面作为接续工作面，顶板临空侧的铰接边界为简支，导致顶板呈非对称破断。利用虚功原理推导出各顶板类型的破断极限条件及解析方程，得出21422工作面来压步距小于21421工作面，且沿工作面倾向两侧破断块体的水平破断距分别为108.41 m和191.59 m。② 通过建立坚硬厚顶板在21422工作面倾向临空一侧铰接模型，认为顶板的破断过程呈回转运动，根据稳定系数(ξ)可知工作面倾向临空侧顶板不稳定，更易引发工作面矿压的发生。③ 统计各工作面充分采动后一个自然月的支架压力分布特征，验证了21421及21422工作面坚硬厚顶板的对称破断和非对称破断的特征，同时21422工作面的来压强度及步距的密集程度均大于21421工作面。

来源：2025年第7期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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