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大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板力学行为与稳定控制池小楼1,2，杨科1,2，付强1,2，张寨男1,2（1.安徽理工大学矿业工程学院,安徽淮南232001；2.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南232001）摘要：针对大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板稳定性控制工程难题，结合淮南潘北煤矿1212（3）厚煤层分层工作面地质与工程条件，综合运用矸石侧限压缩试验、三维成像钻孔探测试验以及物理模拟与数值模拟等研究方法，分析了含水率、压缩率和粒径级配等因素对矸石压缩特性的作用机理及其对再生顶板稳定性影响程度的关联特征，获得了再生顶板结构特征与应力状态，揭示了再生顶板采动力学行为，制定了再生顶板稳定性控制措施，评价了再生顶板稳定性控制效果。研究结果表明：采空区泥岩与砂质泥岩黏土矿物含量高，利于矸石二次胶结；矸石受载压缩过程中的接触状态与应力状态不断调整，表现为再生顶板结构垂向上，下部与上部矸石压缩胶结程度均高于中部，倾向上，中上部矸石压缩胶结程度最小，再生顶板更易破坏；矸石粒径级配是影响再生顶板抗剪强度的主要因素，随矸石粒径增大，再生顶板表现出沿剪切线滑移到矸石颗粒错动鼓出的延性破坏，即再生顶板倾向下部采动破断剧烈程度较中上部缓和，中上部是再生顶板稳定性控制的重点防控区；主应力偏转驱动下分层采场空间不同区域再生顶板破断，提出再生顶板冒顶和煤壁片帮注浆与架棚加固方案，通过监测煤壁片帮深度与支架压力，再生顶板稳定性控制效果良好。关键词：大倾角厚煤层；重复采动；再生顶板；分层开采；围岩控制中图分类号：TD325文献标志码：A文章编号：02532336（2023）06000110Mechanical behavior and stability control of regenerated roof in long wall stratifiedmining of thick steeply dipping coal seamCHIXiaolou1,2,YANGKe1,2,FUQiang1,2,ZHANGZhainan1,2（1.School of Mining Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China;2.State Key Laboratory of Mining Response andDisaster Prevetion and Control in Deep Coal Mines,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China）Abstract:Thisstudyfocusedonthestabilitycontrolofroofinlongwallstratifiedminingoflargedipanglethickcoalseam.TakingPan-beiCoalMineinHuainanasanexample,theeffectmechanismofwatercontent,compressionratioandgrainsizegradingonthecompres-sioncharacteristicsofgangueisanalyzedbycomprehensiveapplicationofganguelateralcompressiontest,3Dimagingboreholedetec-tiontest,physicalsimulationandnumericalsimulationmethod.Inaddition,theeffectofthesefactorsonthestabilityofthereclaimedroofwerealsoanalyzed,thestructuralcharacteristicsandstressstateofthereclaimedroofwereobtained,thedynamicbehaviorofthere-claimedroofwasrevealed,thestabilitycontrolmeasuresofthereclaimedroofwereformulated,andthecontroleffectofthereclaimedroofstabilitywasevaluated.Theresearchresultsindicatethattheclaymineralsofgoafmudstoneandsandymudstonearebeneficialforthesecondarycementationofgangue.Thecontactstateandstressstateofthegangueduringcompressionunderloadareconstantlyadjus-ted,manifestedasthecompressionandbondingdegreeofthelowerandupperganguebeinghigherthanthatofthemiddle,withthecom-pressionandbondingdegreeofthemiddleandupperganguebeingthesmallest,andtheregeneratedroofbeingmorepronetodamage.The收稿日期：20230301责任编辑：朱恩光DOI：10.13199/ki.cst.2023-0334基金项目：中国博士后科学基金面上资助项目(2022M721296)；安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金资助项目(2021yjrc10)作者简介：池小楼（1992），男，山东菏泽人，讲师，博士。E-mail：通讯作者：杨科（1979），男，四川叙永人，教授，博士。E-mail：第51卷第6期煤炭科学技术Vol.51No.62023年6月CoalScienceandTechnologyJun.2023采矿科学与工程池小楼，杨科，付强，等.大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板力学行为与稳定控制J.煤炭科学技术，2023，51（6）：110.CHIXiaolou，YANGKe，FUQiang，et al.MechanicalbehaviorandstabilitycontrolofregeneratedroofinlongwallstratifiedminingofthicksteeplydippingcoalseamJ.CoalScienceandTechnology，2023，51（6）：110.1particlesizedistributionofgangueisthemainfactoraffectingtheshearstrengthofrecycledroof.Astheparticlesizeoftheganguein-creases,theregeneratedroofexhibitsductilefailurethatslidesalongtheshearlinetothestaggeredandbulgingofthegangueparticles.Thatis,thedegreeofminingfractureinthelowerpartoftheregeneratedrooftendstobemilderthaninthemiddleandupperparts,andthemiddleandupperpartsarethekeypreventionandcontrolareasforthestabilitycontroloftheregeneratedroof.Thedeflectionofthemainstresscanleadtothefractureoftheregeneratedroof,soaplanforthecollapseoftheregeneratedroofandthegrouting.Key words:steeplydippingthickcoalseam；repeatedmining；regeneratedroof；stratifiedmining；surroundingrockcontrol0引言大倾角（3555）厚煤层广泛分布于我国各大矿区，且 60%以上为优质焦煤或无烟煤，在我国煤炭资源开发中占据相当大的比例1。受大倾角厚煤层开采与非开采因素交互影响，以两淮矿区为典型代表赋存大倾角、厚（46m）、松软（普氏系数 f=0.10.8）、高瓦斯（相对瓦斯涌出量 1036m3/t）和高承压富水松散层特征的难采煤层，常采用走向长壁分层开采2-3。区别于一次采全高，分层开采过程中的顶板漏冒、煤壁片帮、支架倒滑和飞矸伤人等灾害更为频繁，且较难控制4-7。对于下分层而言，再生顶板稳定性亦是大倾角厚煤层安全高效分层开采的核心问题，在我国部分矿井已是当务之急。因此，实现大倾角厚煤层安全高效分层开采对保障我国“易采”与“难采”煤炭资源并行可持续开发具有重要意义。在厚煤层分层开采中，上分层采空区矸石在上覆岩层载荷作用下逐渐压实，胶结成具有一定强度的再生顶板8-9。矸石压实胶结能力直接影响再生顶板强度，因此，分析多种因素影响下的矸石压缩特性，获得再生顶板胶结强度参数及其重复采动后的力学行为特征，将是保障下分层再生顶板稳定性的关键。目前矸石侧限压缩特性研究主要集中在采空区充填开采领域10，有关专家学者通过建立考虑矸石粒径和多种颗粒介质及接触界面的颗粒流模型11-13，发现多数力链集中在较大矸石颗粒单元附近，形成“骨架力链”现象，裂纹亦主要产生在较大矸石颗粒单元周围，揭示了矸石骨料和胶结材料等因素对矸石在承载过程中瞬时与蠕变压缩变形的影响机制14。下分层开采迫使再生顶板结构活化，相较于完整岩体在不同应力路径与加载围压条件下的强度特征、变形参数和破坏模式，再生顶板破断力学参数与矸石粒径级配等因素存在密切联系15。综上所述，众多学者研究了矸石压缩过程中的强度与变形特征，得到了系列压实参数随时间等变化规律。但大倾角厚煤层走向长壁分层开采中，上分层顶板垮落矸石在自重倾向分量作用下，沿底板向下滚/滑，形成矸石粒径在采空区倾向“上大下小”的非均匀充填带16，受采空区空间不同区域应力状态与矸石粒径级配等因素影响，再生顶板强度与变形特征的非对称性显著。下分层开采中，在重复采动应力驱动作用下，再生顶板结构二次活化，破断力学参数的区域效应亦将显著。因此，掌握再生顶板压实胶结状态及其采动力学行为将显得尤为重要。笔者首先测定了采空区泥岩和砂质泥岩 2 种岩性矸石的矿物种类及含量，分析微观形态结构；然后采用自制的压缩装置对矸石进行侧限压缩正交试验，分析含水率、压缩率和粒径级配等因素对矸石压缩特性的影响规律，分析各因素对再生顶板剪切破坏的敏感度；最后通过现场钻孔窥视、数值模拟与物理模拟结果综合分析再生顶板采动力学行为，提出再生顶板稳定性控制措施，并进行现场效果评价。1工程概况与矸石矿物成分测定1.1研究工作面条件安徽淮南潘北煤矿 13 号煤层赋存稳定，平均埋深 435m，平均倾角 45，平均厚度 5.5m，普氏系数 f为 0.30.5；煤层顶板依次为厚 2.5m 泥岩、厚 6.8m砂质泥岩，底板为厚 3m 泥岩、厚 4.6m 砂质泥岩，泥岩与砂质泥岩硬度系数较低，平均普氏系数 f 为 3，属于大倾角“三软”煤层。1212（3）工作面东起490m 西翼采区石门，西至十东线附近，南至400m 等高线，北至460m 等高线，工作面东侧为潘北矿工业广场保护煤柱，如图 1所示。上分层 6 年前已回采完毕，平均采高 2.5m，斜长 120m；下分层平均采高 3.0m，斜长 90m，综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。1.2采空区矸石矿物成分测定根据现场勘查，上分层采空区主要由岩性为泥岩与砂质泥岩的矸石组成。为了解泥岩和砂质泥岩胶结能力，测定了 2 种岩性矸石的矿物种类与含量，如图 2 所示，2 种岩性矸石矿物成分均含石英、云母与绿泥石，其中，泥岩矿物成分中石英含量 33.2%，砂质泥岩为 28.2%，构成了各自的固相骨架；泥岩黏土矿物中绿泥石含量 31.8%，砂质泥岩为 14.1%，泥岩胶结能力强于砂质泥岩。2023年第6期煤炭科学技术第51卷21 5004 5007 5009 000816243240485664728002 0004 0006 000衍射强度/s1云母 10.1%斜绿泥石 31.8%衍射角/()石英 33.2%正长石 24.9%云母 31.4%斜绿泥石 14.1%石英 28.2%钠长石 26.3%泥岩砂质泥岩图2矸石矿物成分组成Fig.2Compositionofgangueminerals泥岩与砂质泥岩断口微观形貌结构如图 3 所示，受黏土矿物含量差异，泥岩断面平整，泥质胶结且致密；砂质泥岩断口微孔洞发育，凹凸不平，可见大小不均、随机分布、棱角分明的石英与长石颗粒，表面附着鳞片黏土矿物。在煤层倾角影响下，上分层开采泥岩和砂质泥岩破断块体沿采空区向下滚/滑并充分混合，在上覆岩层载荷作用下，黏土矿物易挤入 2种岩性矸石断口微孔洞而固结形成下分层再生顶板。50 m50 m(a)泥岩(b)砂质泥岩黏土胶结断面平整石英骨架断口凹凸图3矸石微观形貌结构Fig.3Microstructureofgangue2矸石压缩特性与再生顶板稳定性2.1试验设计考虑到矸石粒径尺寸效应影响，根据有关专家学者研究17-19，要求试样直径与矸石最大粒径的比值 D/dmax5，本次试验模具直径 50mm，试验选取最大矸石粒径 10mm。将现场采集的大块矸石经破碎机破碎，通过分级筛筛分得到 4 种粒径级配（1mm、13mm、35mm、510mm）的泥岩和砂质泥颗粒。选取矸石压缩影响因素中含水率、压缩率、粒径级配与体积级配进行 4 因素 4 水平正交试验，选取正交表为 L16（45），见表 1。上分层回采后，取冒落矸石的碎胀系数 1.720，矸石在上覆岩层载荷作用下重新压实、固结，取矸石残余碎胀系数 1.420，计算得矸石压缩率为 17.6%。基于分析，取压缩率因素的 4个水平为 18%、21%、27%、30%，压缸中颗粒填充高度135mm，则对应压缩量为 24.3、28.4、36.5、40.5mm。含水率因素的 4 个水平设置为 5%、6%、7%、8%，根据正交试验设计原则，共设计 16 组试验。表 1 正交试验的因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment水平因素含水率/%压缩率/%粒径级配体积级配1518（24.3mm）1砂质泥岩2621（28.4mm）13泥岩3727（36.5mm）35V(砂质泥岩):V(泥岩)=2:14830（40.5mm）510V(砂质泥岩):V(泥岩)=1:2注：括号内为压缩量。压缸由内径 50mm、高 140mm 的高强钢自制而成，包括双开缸筒、底座、紧固圈与压头。侧限压缩加载采用 WAW-2000 岩石万能试验机，位移加载，速率 0.01mm/s，加载至设定值后试验机稳压，时间5min。依据 GB/T23561 系列标准第 11 部分煤和岩石抗剪强度测定方法，设计 3 组圆柱内径 50mm、高 50mm 的变角剪切夹具（45、50、55），测定再生顶板抗剪强度，计算黏聚力与内摩擦角。试验前在模具剪切面涂抹润滑油，减小试验过程上下剪切面+6.3泥岩1212(3)上分层运输巷细砂岩砂质泥岩9.66.05.5.+细砂岩1212(3)下分层运输巷砂质泥岩F1212(3)565H=1.0 m砂质泥岩6.27.23.0.砂质泥岩400泥岩泥岩4.36.84.6砂质泥岩推进方向中砂岩46013 号煤层细砂岩9.42.51212(3)下分层回风巷F1212(3)3 2280H=1.5 m2.4柱状层厚/m岩性1212(3)上分层收做线1212(3)上分层回风巷潘北矿工广保护煤柱线图1工作面综合柱状与布置Fig.1Comprehensivecolumnarandlayoutofworkingface池小楼等：大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板力学行为与稳定控制2023年第6期3间摩擦。采用高清数码摄像机拍摄再生顶板剪切破坏过程，试验设计如图 4 所示。2.2矸石侧限压缩力学特性矸石侧限压缩过程应力-时间动态演化可划分为初始调整、应力上升和压密固结 3 个时期，如图 5 所示，压缩初期矸石颗粒松散、棱角分明，表现出压缩变形量大，持续时间长（约占总压缩时长的 50%），压实应力小（约占总压实应力的 10%）的特点，细小矸石颗粒填充空隙，接触状态调整缓慢；随压缩行程增加，矸石颗粒间呈密实接触，矸石颗粒棱角相互挤压-破碎-细化，黏土矿物运移充填断口石英骨架，加速矸石颗粒间接触状态调整，2 种岩性矸石逐渐胶结，应力状态向三轴应力状态转变，进入应力上升期，此时期压实应力呈指数增长（约占总压实应力的 48%）；随压缩行程进一步增加，进入形变量小、持续时间短、压实应力变化小的压密固结期，最终形成以粗粒径矸石颗粒为骨架、细粒径岩块充填空隙的再生顶板。固结体试件分次填料分次捣实加水均 匀搅拌侧限压缩时间应力扫描电镜X 射线衍射成分测定与岩块混合位移加载抗剪强度与单轴压缩试验高清摄像11335510单位:mm45直径502010012011图4矸石侧限压缩与再生顶板剪切试验设计Fig.4Sidelimitedcompressionofgangueandsheartestdesignofregeneratedroof初始调整期应力上升期压密固结期16141210试验组号压缩时间/s86420306090120150应力/MPa6.806.125.454.774.103.422.742.071.390.720.04图5矸石压缩过程应力-时间演化Fig.5Stress-timeevolutionofganguecompressionprocess采用多元非线性回归方法，借助 Matlab 软件，分析含水率、压缩率、粒径级配因素对矸石颗粒压实应力影响程度，将获得的数学模型进行 3D 可视化显示，如图 6 所示，矸石颗粒粒径越小、压缩率越大、含水率越高，压实应力越大。大倾角厚煤层走向长壁上分层开采中，采空区自上而下矸石破碎程度在其垮落-滚/滑过程中逐渐增强，在上覆岩层载荷作用下，矸石压缩密实程度亦表现出非对称特征，具体为自下而上再生顶板结构胶结密实至空洞发育的特征。2.3再生顶板剪切滑移特征采用自制变角剪切夹具，试验获取 3 种角度下典型再生顶板抗剪强度与加载时间曲线，如图 7 所示，角度越大，再生顶板抗剪强度降低，且表现出较108642粒径/mm2025压缩率/%308765含水率/%压实应力/MPa12345678图6多因素影响矸石压实应力 3D 显示Fig.63Ddisplayofcompactionstressofgangueunderinflu-enceofmultiplefactors2023年第6期煤炭科学技术第51卷4强的延性破坏特征。剪切试验初期，再生顶板二次压缩，细粒径矸石持续填充空隙；随着压力机载荷升高，再生顶板抗剪能力一方面靠断口黏土矿物间的胶结程度，另一方面则为矸石棱角嵌合处岩石自身强度，剪切夹具角度越大，在高剪应力作用下再生顶板内部结构中的矸石颗粒回转增强，抗剪强度波动明显，矸石棱角嵌合能力降低，再生顶板抵抗剪切滑移破坏能力降低。大倾角厚煤层走向长壁下分层开采迫使再生顶板结构二次活化，且煤层倾角越大，在平行岩层层面方向的切向载荷作用下再生顶板发生剪切滑移破坏越强，相较于完整岩体破断力学特性和剪切变形，再生顶板的破断力学参数与含水率、压缩率、粒径级配与体积级配等存在密切联系。基于 16 组抗剪强度试验数据，求出 3 种角度下的正应力与剪应力，计算获得再生顶板黏聚力与内摩擦角，见表 2。将影响矸石黏聚力与内摩擦角的 4 个因素中相同水平求平均值，继而求得 4 个因素极差值，如图 8 所示，试验因素中矸石粒径级配极差均高于含水率、压缩率与体积级配，矸石粒径级配对再生顶板黏聚力和内摩擦角极差的敏感度最高，对再生顶板剪切强度参数影响程度由大到小依次为粒径级配、压缩率、含水率、体积级配。为进一步分析粒径级配对再生顶板抗剪强度影响，分析 4 种粒径级配下再生顶板剪切破坏特征，如图 9 所示，再生顶板表现出沿剪切面裂纹萌生扩展形成剪切线到沿剪切面不规则变形形成剪切槽再到沿剪切面岩块挤碎鼓出而错动掉落的延性破坏特征。粒径较小时，矸石颗粒间空隙调整充分，断口接触面广，侧限压缩下泥岩与砂质泥岩矸石中黏土矿物在颗粒断口表面二次胶结程度高，形成的再生顶板结构密实；粒径越大，再生顶板抵抗剪切破坏的方式主要为矸石棱角接触面的胶结程度与矸石棱角处岩石自身强度。从图 9 亦可知，细粒径矸石压缩胶结再生顶板抵抗剪切破坏的能力高于粗粒径矸石，反映至大倾角厚煤层走向长壁下分层开采过程中，工作面下部再生顶板采动破断剧烈程度较中上部缓和，即下分层中上部是再生顶板稳定性控制的重点防控区。3再生顶板钻孔内裂纹数量与方位为进一步掌握再生顶板结构特征，在大倾角厚表 2 抗剪强度试验结果Table 2 Shear strength test results试验编号含水率水平压缩量水平粒径水平体积级配水平黏聚力/MPa内摩擦角/()111110.17531.65212220.15439.27313330.14738.41414440.31034.64521340.08842.12622430.09440.55723120.39631.75824210.14528.09931420.14742.111032310.13235.821133240.15141.351234130.29136.871341230.10441.351442140.15440.621543410.16041.431644320.11942.260501001502002503003504000.51.01.52.0时间/s45 煤层倾角50 煤层倾角55 煤层倾角抗剪强度/MPa图7典型再生顶板抗剪强度与加载时间曲线Fig.7Curveofshearstrengthandloadingtimeoftypicalre-claimedroof含水率压缩率粒径体积级配0.050.060.070.080.090.100.110.120.130.14 再生顶板黏聚力 再生顶板内摩擦角试验因素黏聚力极差/MPa2.42.62.83.03.23.43.63.84.04.24.44.6内摩擦角极差/()图8多因素影响再生顶板剪切强度参数敏感度Fig.8Multiplefactorsaffectingthesensitivityofshearstrengthparametersofregeneratedroof池小楼等：大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板力学行为与稳定控制2023年第6期5煤层走向长壁下分层开切眼倾向上中下区域布置 3个深 8m、内径 32mm 的钻孔，具体钻孔位置如图 10 所示，按每隔 1.25m 钻孔深度绘制孔壁裂纹数量与方向玫瑰花图。13 号钻孔，在长 01.25m裂纹数量分别为 3、2、1 条，长 1.252.50m 裂纹数量分别为 9、8、4 条，长 2.503.75m 裂纹数量分别为 6、5、5 条，长 3.755.00m 裂纹数量分别为 5、4、3 条。综合分析可知，再生顶板结构垂直方向上，下部与上部矸石压缩胶结程度均高于中部；再生顶板结构在煤层倾斜方向上，下部矸石压缩胶结程度最高，上部最小，中部次之，即再生顶板在其倾向与垂向上的压缩胶结状态均呈非对称特征。运输巷 30 m8 m15 m90 m0306090120150180上部中部再生顶板下分层1 号2 号3 号2102402703003300123123钻孔深度/m 3.755 2.53.75 1.252.5 01.25钻孔深度/m 3.755 2.53.75 1.252.5 01.25钻孔深度/m 3.755 2.53.75 1.252.5 01.250306090120150180210240270300330 030609012015018021024027030033012012 裂隙数量/条0123123裂隙数量/条裂隙数量/条图10钻孔孔壁裂纹数量与方位Fig.10Numberandorientationofcracksinboreholewall1 号孔壁裂纹方位分布中，5 条分布在 0180范围，18 条分布在 180360；2 号孔壁裂纹方位分布中，5 条分布在 0180，14 条分布在 180360；3 号孔壁裂纹方位分布中，2 条分布在 0180，11条分布在 180360。综合分析可知，3 个钻孔孔壁裂纹方位主要分布在 180360区域，下分层开切眼 3 个钻孔的正 N 方位在实际方位的南偏西 20方向，如图 1 所示，即 3 个钻孔中的孔壁裂纹方位主要分布在 20200区域，即再生顶板胶结主要受真方位角北偏西方向应力场影响较大。大倾角煤层地质构造往往较为复杂，在上分层采空区复杂应力环境下，胶结形成的再生顶板结构特征区域效应显著。4再生顶板采动力学行为与稳定控制4.1再生顶板采动力学行为大倾角厚煤层走向长壁下分层再生顶板复杂采动力学行为是内因和外因综合作用的结果，内因是多因素影响矸石受载胶结再生顶板形成过程（再生顶板结构特征），外因是二次采动应力场非均匀演化驱动再生顶板破断（再生顶板所处应力环境）。通过(a)水平 1(b)水平 2(c)水平 3(d)水平 4剪切线剪切槽图9不同粒径水平胶结再生顶板剪切破坏特征Fig.9Shearfailurecharacteristicsofcementedregeneratedroofwithdifferentparticlesizes2023年第6期煤炭科学技术第51卷6矸石侧限压缩、再生顶板剪切破坏与现场钻孔窥视试验，并结合笔者前期研究21-22工作发现，煤层倾角影响倾向矸石粒径级配，在采空区复杂应力环境下，再生顶板在其倾向与垂向上的压缩胶结状态均呈非对称特征；下分层开采打破一次采动应力的平衡状态，再生顶板倾向受矸石粒径级配影响，其主应力大小渐变与方向偏转亦呈非对称特征，具体表现出下部主应力大小高于中上部，中上部主应力方向旋转明显，如图 11 所示。0.350.400.450.500.550.520.540.560.580.600.620.640.660.680.6480.6490.6500.6510.6520.6530.654YXZ下分层倾向自下而上主应力偏转应力/MPa9.01 8.918.818.728.628.538.438.338.24图11再生顶板倾向主应力矢量Fig.11Regenerativeroofdipprincipalstressvector矸石粒径级配影响再生顶板结构状态，粒径越小，再生顶板内部胶结密实，随着粒径增大，再生顶板内部裂隙增多，下分层开采引起主应力方向与再生顶板裂隙面夹角向优势裂隙扩展角转变，再生顶板承载能力在倾向由下而上逐渐降低，且在垂向上均以中下部首先发生破坏为主，如图 12 所示。主应力偏转驱动下分层采场空间低位悬臂梁结构持续离层、破断与滑移，位移矢量呈垂直与平行煤层方向，高位铰接岩梁下方出现离层，在达到极限跨距时而发生弯曲下沉，位移矢量呈垂直煤层方向，“双梁”层间横向与竖向裂纹发育；二次破断矸石粒径更小，易在架间与架前漏冒，下分层空间不同区域矸石充填特征表现为下部密实、粒径小，中部形态规则、粒径变大，上部形态不规则、密实程度低，支架易接顶不实、护帮无力，易发煤壁片帮，如图 13 所示。4.2再生顶板稳定性控制受煤层倾角影响，再生顶板结构与破断特征均表现为非对称特征。因此，为控制大倾角厚煤层走向长壁下分层开采再生顶板稳定性，沿煤壁与再生顶板交界处施工仰角 1520、孔径 43mm 的注浆钻孔（图 14 蓝色），采用久米纳矿用无机加固注浆材料，两钻孔距离为 35m，交叉施工的顺煤层钻孔距离再生顶板 0.51.5m（图 14 红色）。除注浆加固外，在下分层支架顶梁和再生顶板接触面铺设规格为 5.0m1.0m、网孔为 40mm40mm 的菱形 10 号编织孔金属网，采用 16 号铁丝联网，联网距应大于 200mm；对于下分层下部再生顶板胶结矸石粒径细，更易架间漏冒，采用铺设双层金属网措施控制再生顶板漏冒。若再生顶板在架前漏网，煤壁片帮，采取支架前探梁架 12 根直径大于 0.16m 的走向棚，走向棚一端架于支架前探梁，且搭接距离大于 0.3m，另一端架在煤帮顶板上，使用合适的单体支撑走向棚，必要时使用顺山棚托住走向棚，其上用木料接实再生顶板；架间漏网，采用在支架前探梁结网方式防治兜网现象，现场施工如图 15 所示。050 100 150 200 250 300 350 400 450 500抗压强度/MPa时间/s级配 0.3m走向棚支架单体支柱煤壁金属网0.2 m5.0 m1.0 m0.2 m5.0 m1.0 m倾向走向单层网双层网图15再生顶板与煤壁铺网架棚防漏措施Fig.15Leakagepreventionmeasuresofgridshedforregener-atedroofandcoalwall2023年第6期煤炭科学技术第51卷8钻孔孔壁裂纹数量与方位表现出非对称特征；垂直维度上，再生顶板中部裂纹数量高于下部与上部，倾斜维度上，再生顶板中上部裂纹数量高于下部，即再生顶板在其倾向与垂向上的压缩胶结状态均呈非对称特征。4）主应力偏转驱动再生顶板中上部破断剧烈程度高于下部，下分层中上部是再生顶板稳定性控制的重点防控区，提出再生顶板冒顶和煤壁片帮注浆与架棚加固方案，通过监测煤壁片帮深度与支架压力，再生顶板稳定性控制效果良好。参考文献(References)：伍永平，贠东风，解盘石，等.大倾角煤层长壁综采:进展、实践、科学问题J.煤炭学报，2020，45（1）：2434.WUYongping，YUNDongfeng，XIEPanshi，et 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