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大采高工作面矿压显现受到了诸多因素的影响,需厘清不同开采参数对大采高工作面的影响并进行有效控制,这是保证工作面安全、高效、经济回采的基础。确定工作面合理支护强度是工作面支架选型的核心任务,支架支护强度的计算应当建立在全面综合考量工作面各种人为以及工程参数的基础之上。本文以永宁煤业10#煤层10103工作面为具体工程及地质背景,建立了以工作面直接顶关键层的失稳与破断为主导的液压支架合理工工作阻力的计算方法;运用数值模拟的方法,研究不同工作面参数影响下的工作面矿压显现规律,对工作面顶板端面冒落高度、煤壁片帮深度进行分析,建立了不同参数影响下的工作面顶板端面冒落高度、煤壁片帮深度的拟合公式;以工作面顶板下沉量为工作面矿压显现程度的判断依据,建立了不同工作面参数影响下的工作面顶板下沉量的拟合公式;依托工作面顶板下沉量建立工作面顶板控制判别指标,并依据该指标结合具体工程与人为参数确定支架合理工作阻力。(1)基于大采高工作面矿压显现特点,从工作面直接顶关键层的结构出发,建立以直接顶关键层为主导的工作面液压支架合理工作阻力的计算公式,并计算出永宁煤业10#煤层合理工作阻力为8048kN。(2)运用数值模拟方法,对大采高综采工作面矿压显现的长度效应进行了探究,发现工作面长度增加,工作面超前支承压力峰值增大,峰值位置前移,顶板下沉量、煤壁片帮深度、端面冒落高度均呈现增大趋势。(3)利用数值模拟方法,对大采高综采工作面矿压显现的仰采角度效应进行了研究,随着工作面仰采角度增加,工作面超前支承压力峰值减小,峰值位置向煤壁移动,顶板下沉量减小、煤壁片帮深度、端面冒落高度呈现增大趋势。(4)采用数值模拟方法,分别针对不同的开采参数对工作面矿压显现的影响进行了研究,认为在工作面地质条件一定时,影响工作面矿压显现的因素有:工作面长度、仰采角度、采高、埋深、液压支架支护强度、端面距等因素。随着工作面采高的增加工作面顶板下沉量、工作面煤壁帮深度、工作面端面冒落高度均呈现增加趋势;随着工作面埋深的增大,工作面顶板下沉量、煤壁片帮深度、端面冒落高度均呈现增加趋势;随着支护强度的增大,工作面顶板下沉量、煤壁片帮深度、端面冒落高度均呈现减少趋势;随着工作面端面距的增加,工作面煤壁片帮深度、端面冒落高度呈现增加趋势。(5)根据数值模拟方法可得,在煤层地质条件确定的情况下,影响工作面顶板下沉量的主要因素有:工作面长度、仰采角度、采高、埋深、支护强度,综合可得工作面顶板下沉量预测公式为:s = 292.6061nL-0.47503(θ2 + θ)+ 14.669(H2 + H)+471.6571nM-322.187(P2 + P)-3565.237工作面煤壁片帮预测公式为:C = 0.007898L-0.893e0.06654θ + 0.004722e0.2079H+1.2631nM-0.251771n P + 0.585N-9.704工作面端面冒落预测公式为:D = 0.0248L + 0.0145(θ2 +0)+ 0.1009(H2 + H)+1.52 E-5(M2 +-7.052P + 1.342N-2.823