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作者：潘俊锋;邬建宏;贺海鸿;高家明;马小辉;杜涛涛;吕大钊;
单位：中煤科工开采研究院有限公司;煤矿灾害防控全国重点实验室冲击地压室;陕西彬长矿业集团有限公司;
摘要：通过地面“L”型井压裂厚硬顶板,在煤层上方形成“人造解放层”,可以显著降低冲击地压风险性。针对工程现场因手段受限而难以揭示“人造解放层”形成后覆岩在工作面回采过程中结构与载荷的变化特征,基于OFDR分布式光纤、压力盒以及三维光学数字散斑监测等技术,开展厚硬顶板区域预裂形成“人造解放层”后覆岩结构与载荷采动响应规律相似模拟研究。结果表明,压裂使厚硬岩层的整体性及其强度得到有效弱化,工作面推进过程中覆岩能够及时、有序垮落,悬臂面积和悬臂长度减小,由未压裂条件下的长悬臂梁“F”形结构转变为压裂后的短悬臂梁“F”形结构;压裂后岩层破断不再满足于极限破断步距公式,而是受压裂裂缝影响控制,压裂层及附近上下关键层都将提前破断;压裂裂缝受采动应力作用再次发育,顶板局部覆岩出现裂缝超前缓慢发育现象,覆岩破断块体沿压裂裂缝切落,致使来压步距减小,压裂后来压步距降低了17%;同时,压裂后未出现因中高位关键层和基本顶同时破断,导致顶板覆岩出现大面积垮落的现象;工作面推进过程中,顶板压裂形成的“人造解放层”起到隔层作用,阻断了上层与下层的载荷硬传递,同时,压裂层内部裂隙发育,在由三向承载向两向承载转换过程中,结构不断劣化,丧失了大面积悬臂能力,从而降低了工作面超前覆岩变形和煤体应力集中度。
关键词：厚硬顶板;区域卸压;人造解放层;采动响应;光纤监测;岩层活动
基金资助：国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004604); 国家自然科学基金面上资助项目(52174186); 国家高层次人才计划资助项目(020403050009)
