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我国煤炭赋存条件普遍比较复杂,深埋软弱顶板与厚煤层共同赋存现象极其广泛,该条件下在工作面非均匀支承压力作用下极易发生随采随冒,煤壁大面积片帮,影响工作面安全生产。因此,很有必要对该类深部含软弱顶板厚煤层工作面(深厚工作面)应力分布规律、软弱顶板与煤壁偏压失稳机理与模式等问题进行深入的研究。本文以赵庄煤矿深厚工作面为工程背景,综合运用现场调研、理论分析、室内试验、模型试验及数值模拟等技术手段,统计分析了软弱顶板厚煤层工作面矿压显现特征,研究了煤壁前方支承压力分区演化规律,开展了等强度煤岩组合体力学特性与破坏模式试验,获得了支承压力分区偏压作用下工作面煤壁变形规律及片帮失稳模式,探讨了软弱顶板冒落与煤壁片帮相互作用机理,建立了煤壁偏心受压柱失稳力学模型与煤壁偏心受压柱剪切破坏力学模型,揭示了煤壁片帮失稳机理,提出了深部含软弱顶板厚煤层工作面煤壁失稳评价方法。主要研究内容及成果如下:(1)基于支承压力非均匀分布特点与软弱破碎顶板特性,引入了偏压系数与偏压变化率,细化支承压力区为偏压Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区,确定了软弱破碎顶板初次来压步距与周期来压步距,此后,基于弹性地基梁理论与极限平衡理论,给出了煤壁弹性变形阶段与弹塑性变形阶段偏压区应力分布函数及分布范围,分析了因素的影响规律及敏感性,揭示了回采过程中支承压力偏压区应力及范围演化规律。(2)采用水泥、石膏及石英砂等研制了煤、岩等强度材料,制作了不同岩煤高度比、预压岩样的等强度煤岩组合体,开展了不同加载速率、预压压力条件下单轴压缩试验,分析了组合体力学特性、变形特性及声发射演化规律,揭示了组合体的耦合破坏模式。(3)自主设计研发了工作面煤岩体开采卸荷试验系统,研究了分区偏压作用下工作面煤岩体与煤壁变形破坏演化规律,获得了煤壁片帮模式,对比分析了加载前后模型试样纵波波速演化规律,引入了试样完整性系数,反映了试样内部损伤状态,进而揭示了工作面煤岩体及煤壁动态变形过程及影响机制。(4)基于软弱顶板变形破坏特点,探讨了软弱顶板冒落-煤壁片帮相互作用规律,揭示了软弱顶板冒落与煤壁片帮相互作用机理;此后,基于煤壁前方分区偏压受力特点,构建了煤壁偏心受压柱模型,引入了“煤柱”长细比,建立了煤壁偏心受压柱失稳力学模型(失稳破坏型)与煤壁偏心受压柱剪切破坏力学模型(材料破坏型),给出了两种煤壁破坏模型的失稳破坏的判据,揭示了煤壁片帮失稳的机理;提出了煤壁片帮系数,结合数值方法,分析了因素敏感性,基于权重分析与模糊综合评价,建立了深厚工作面煤壁片帮失稳评价方法,评估了赵庄煤矿1307工作面煤壁片帮失稳风险等级,其综合评分为0.566,属于E级高风险,煤壁失稳,评价结果与工程实际相符,获得了良好的应用效果。论文有图118幅,表45个,参考文献206篇。