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作者：高利军;晋发东;梁东宇;杨文斌;汤业鹏;王同;
单位：华亭煤业集团赤城煤矿有限责任公司;太原理工大学安全与应急管理工程学院;西安科技大学能源学院;
摘要：煤层倾角是造成大倾角采场采动力学行为呈现复杂性、特殊性，诱发众多灾害事故的重要因素之一，为揭示煤层倾角对大倾角采场围岩控制及矿压显现特征的影响规律，采用物理相似模拟和数值计算相结合的研究方法，在综合分析了大倾角工作面顶板破断运移及矸石滑滚充填特征的基础上，利用有限元-离散元（FLAC2DPFC2D）耦合算法建立了不同倾角的大倾角采场耦合数值模型，研究了大倾角采场围岩应力分布及矸石充填特征的倾角效应。结果表明：(1)采动作用下，大倾角采场顶底板内围岩应力均呈非对称拱形分布，随着煤层倾角增大，拱形垂直应力释放区范围和向上部偏移程度逐渐增大，但水平应力释放区范围和应力值逐渐减小，无论是垂直应力还是水平应力都易在工作面上下端头顶板处出现应力集中，但最大集中应力会随煤层倾角的增大而减小；大倾角工作面顶底板内应力大小和传递方向均存在非对称特征，随着煤层倾角增大，工作面顶底板应力拱高逐渐降低，围岩应力的传递方向以围岩涌向采出空间为主，由初始近似竖直方向逐渐偏转趋于工作面垂向。(2)工作面顶板破断及矸石的滑滚充填具有时序性和分区演化特性，并随煤层倾角的改变而呈现一定的倾角效应。随着煤层倾角增大，直接顶的初次破断位置将逐渐向工作面倾向上部区域转移，同时由于重力沿工作面倾向的分力变大，矸石沿倾向的充填程度更为密实，但充填长度减小，工作面中上部区域高位岩层的破碎程度和空洞范围增大。(3)采空区内矸石对围岩的作用机制主要体现在提供侧向应力和竖向支撑2个方面，且受矸石重力作用影响较大，会随煤层倾角改变呈现较强的倾角效应。
关键词：大倾角煤层;围岩应力;矸石充填;倾角效应;采动应力;顶板破断
基金资助：山西省重点研发计划项目（基于BIM的三维智能化矿井透水应急救援平台研发）
