煤炭科学技术

作者：张广超, 曲治, 孟祥军, 马俊鹏, 王超, 王磊, 李志勇, 王冬, 周广磊,

关键词：厚硬岩层, 厚板结构, 破断步距, 地表沉陷, 强矿震,

掌握远场高位厚硬岩层破断运动规律对于地表剧烈沉降、强矿震等灾害安全防控具有重要作用。以营盘壕煤矿2201、2202工作面为研究背景，建立远场高位厚硬岩层破断力学模型，采用符拉索夫厚板理论分析白垩系砂岩组破断运动规律及其影响因素，并通过地表沉陷、微震响应规律进行验证分析。得出如下结论：①针对白垩系砂岩距煤层远、厚度大、整体性好的赋存特征，建立了远场高位厚硬岩层破断力学模型，采用符拉索夫厚板理论解算出了高位厚硬岩层初次破断临界力学条件。②随着抗拉强度增大，厚硬岩层破断悬露长度依次呈现缓慢增长、线性增长和指数型增长特征；随岩层厚度增大，厚硬岩层破断悬露长度近似呈现指数型增长；随着倾向悬露长度（工作面宽度）增大，厚硬岩层破断悬露长度呈现先增大后逐步减小的变化趋势。③营盘壕煤矿2201工作面推采过程中，厚硬岩层不会发生破断；当2202工作面推采至960 m左右时发生竖向“O-X”破断；随着工作面继续推进约188 m，厚硬岩层将发生周期性破断。④地表沉陷监测结果表明，2201工作面推采期间地表沉降值整体较小且无较大变化，以小能量微震事件为主；2202工作面推采期间地表下沉依次经历了缓慢下沉阶段、急剧下沉阶段、稳定阶段，大能量强矿震频率明显增大，大能量矿震发生位置与地表沉降最大值区域重合度较高，均处于“O-X”破断区域；地表下沉速度在距开切眼960 m处达到最大值9.87 mm/d，并诱发了“6·8”强矿震事件，验证了远场厚硬岩层破断规律的正确性。

来源：2023年第11期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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