岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9): 3141-3158.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0861CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0861
刘学生1, 2, 3,付彪1,李学斌1,岳喜占4,范德源1,顾清恒5
LIU Xue-sheng1, 2, 3, FU Biao1, LI Xue-bin1, YUE Xi-zhan4, FAN De-yuan1, GU Qing-heng5
摘要: 受煤层上方巨厚推覆体影响,工作面采后覆岩破断形态和应力分布均发生显著变化,应力异常集中导致巷道大变形,且易发生冒顶事故,制约工作面安全开采。以新集一矿阜凤巨厚推覆体下方360801工作面开采为工程背景,首先通过相似材料试验研究巨厚推覆体影响下工作面覆岩结构演化特征,发现工作面采后巨厚推覆体以板结构形式弯曲下沉,巨厚推覆体下覆岩层发生成拱效应形成不对称压力拱结构。然后,通过数值模拟研究巨厚推覆体影响下工作面围岩应力分布特征,发现覆岩不对称压力拱结构导致工作面应力分布也呈现出明显的不对称性,应力高峰区不断向工作面前方巷道密集区转移,且随工作面推进应力集中程度不断增加;与无推覆体条件相比,巷道密集区两帮及顶底板最大移近量分别增加了32%和52%,应力峰值大小及其超前工作面距离分别增加了8.86 MPa和80 m。最后,构建了巨厚推覆体影响下覆岩不对称压力拱结构模型,推导了不对称压力拱结构迹线方程,并获得了压力拱影响范围,发现随着侧向水平应力、采高和埋深的增加,压力拱影响范围逐渐增加。确定了工作面合理停采线位置,即距离巷道密集区240 m。现场实践表明,巷道密集区围岩锚索、锚杆最大受力分别为176 kN和72 kN,顶底板及两帮最大移近量分别为198 mm和118 mm,比相邻360803工作面末采时分别减小了43.4%和26.9%,围岩稳定性明显提高。研究可为类似条件工作面停采线位置设计和围岩控制提供理论依据。
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