煤炭科学技术

作者：单鹏飞, 李根, 来兴平, 段红飞, 许慧聪, 李杰宇, 杨珂, 惠聪, 蔡咏航,

关键词：厚硬覆岩, 复合动力灾害, 推进速度阈值, 采动裂隙, 能量积释,

西部井工矿井具有一次采出厚度大、工作面长度长、回采巷道断面大和工作面推进速度快的特点，持续增加的推进速度不仅波及采动裂隙发育扩展，显著影响矿区水资源赋存环境，更易级联诱发厚硬覆岩层弹性能的“高积—突释”，导致巷道围岩持续性大变形、冲击地压、矿震等复合动力灾害频发，亟待揭示西部矿区复合动力灾害发生演化机制的推进速度效应，确定减损控灾合理推进速度阈值。以陕西榆横矿区小纪汗煤矿为工程背景，采用理论分析、试验研究与数值计算等方法，分析现有推进速度下厚硬覆岩层运移状态、反演厚硬覆岩层能量积释事件；研究不同推进速度下厚硬覆岩层“能量−裂隙”级联机制，揭示不同推进速度下开采全周期裂隙组网规律，量化裂隙发育高度、空间分布密度、覆岩损伤比等指标参数与推进速度关系。结果表明：推进速度是促进区域裂隙发育扩展与诱发厚硬覆岩动力事件的主控因素，12 m/d推进速度下裂隙扩展区域较大且厚硬覆岩层能量集中现象显著；随着推进速度的增加，裂隙发育高度降低，应力集中区范围减小，峰值应力向工作面端头迁移，动力灾害发生风险增大；厚硬覆岩层能量积聚区沿应力集中区迹线且滞后应力集中区迁移，采动裂隙在岩体释能影响下快速扩展，裂隙与能量间存在链式关联，裂隙带可进一步细化为中部“压实区”与两端“裂隙集中区”，“压实区”裂隙主要经历萌生—发育—贯通—闭合4个阶段，裂隙密度随工作面推进距离增加呈现先上升后下降的变化趋势；覆岩损伤比随推进速度增加持续降低。综合考虑不同推进速度下岩体积能诱灾风险、裂隙发育和覆岩损伤比，确定小纪汗煤矿减损控灾合理推进速度阈值为12～15 m/d。

来源：2025年第9期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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