高位厚硬关键层破断致灾机制及弱化减灾效应研究
王君1
丁嘉兴2
宁杉2
朱卫兵2
赵波智2
李竹1
1.中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州 2211162.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116
摘要：目前针对高位厚硬关键层的致灾机制研究多侧重于关键层的破断行为及其对采场强矿压的影响作用,关于关键层与煤层间距(层间距)变化对高位关键层的破断形式转变现象及其对应变能"积聚—释放"过程影响的研究相对较少.针对上述问题,综合采用理论分析、数值模拟与相似模拟实验方法,揭示了高位关键层破断形式转变机制与能量聚散演化规律,比较了不同层位高位关键层弱化后工作面来压强度的衰减特征,阐明了高位厚硬关键层的弱化减灾效应.研究结果表明:关键层与煤层间距增大会导致关键层悬露区域面积发生变化,改变关键层走向及倾向边界上的弯矩大小及增长规律,促使其破断形式由竖向破断转变为横向破断;高位典型厚硬关键层因其承载能力强,悬露面积较低位关键层更大,弹性应变能积聚量更大,其破断弹性应变能快速释放诱发强矿压灾害的风险更高;水压致裂方法可显著改变关键层的破断步距及采场矿压显现强度,对煤层上方125 m处的高位关键层进行水压致裂弱化后,其破断步距较未弱化时减小40.94％,弹性应变能积聚量降低98.40％,工作面顶板压力下降了 48.77％,因高位厚硬关键层断裂诱发的采场强矿压显现得到有效控制.
关键词：高位关键层厚硬岩层覆岩运移矿压显现能量聚散水压致裂
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52404148)中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室自主研究课题资助项目(SKLCRSM25X009)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 140-147,169 )
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