现代矿业 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (08): 210-215.
鲁子冬1,2 庄淑娜1,2
LU Zidong1,2 ZHUANG Shuna1,2
摘要: 针对乌东煤矿北采区急倾斜厚煤层顶煤崩落性差、放顶困难及冲击地压频发等问 题,在分析地质赋存条件的基础上,系统研究了水-力耦合作用下顶煤的力学退化特征、应力场演 化规律及预裂效果。通过单轴压缩试验,获得自然含水状态下煤体的单轴抗压强度、弹性模量和 泊松比,分别为 13.59 MPa、1.324 GPa 和 0.328,饱水状态下对应值为 11.22 MPa、1.122 GPa 和 0.383; 水作用使煤体抗压强度和弹性模量分别降低 17.4% 和 15.3%,泊松比增大 16.8%。应力-应变曲线 表明,自然含水煤样以拉伸-剪切复合破坏为主,饱水煤样呈 X 形共轭剪切劈裂破坏,裂隙连通性 与破碎程度显著提高。基于 FLAC3D建立 600 m×350 m×96 m 三维数值模型,结果表明,注水后 45# 煤 层最大压应力由 8.47 MPa 降至 7.22 MPa,降幅约 14.8%,局部应力梯度减缓,高应力向邻近完整煤 体及深部区域迁移。依据有效应力原理、Mohr-Coulomb 强度准则、煤样水致弱化特征及现场施工 安全边界,建议注水压力控制在 10~15 MPa,以促进原生裂隙张开与剪切滑移,并为后续爆破裂隙 扩展提供低阻通道。研究结果可为急倾斜厚煤层顶煤预裂及安全高效综放开采提供理论依据。