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作者：孟祥军;李友;张广超;郭林峰;李伟清;申世豹;陈淼;周广磊;吕凯;
单位：山东科技大学能源与矿业工程学院;山东能源集团鲁西矿业有限公司;中国中煤能源集团有限公司;
摘要：针对巨厚松散层与不等厚基岩下覆岩结构运动演化机理及破坏规律不明晰的问题,以某矿3301工作面为工程背景,采用物理模拟、数值模拟及理论分析等研究方法,揭示了巨厚松散层与不等厚基岩条件下的覆岩运动演化过程、垮落充填特征及联动破坏机理,建立了考虑巨厚松散层与不等厚基岩联动演化效应的覆岩运移模型和迹线估算方程。研究结果表明:(1)基岩厚度由薄到中厚再到正常厚度时,破坏边界形态演化过程为“对称梯形”→“不对称类梯形”→“半马鞍形”;松散层运移在不等厚基岩控制下呈现出“对称漏斗”→“倾斜漏斗”→“斜底漏斗”动态变化。(2)薄基岩以塑性破坏为主,垮落后无规则充填采空区且碎胀效应不明显,松散层运移活跃期长,导致地表下沉较大;中厚基岩介于塑性破坏和块式破断之间,能短暂形成不稳定结构,对松散层运移起一定的支撑和限制作用;正常厚度基岩发生“梁式”破断,覆岩形成稳定的“铰接、悬臂”结构,巨厚松散层能给下方裂隙或垮落的基岩造成更大压应力,从而导致垮落带、裂隙带等较常规地层条件更加发育。(3)以3301工作面为实例,估算了不同开采阶段的覆岩破坏迹线,计算出地表沉降范围为1 551.46 m,与实测值相比,误差为7.6%。(4)提出了限高或充填开采、巷道注浆加固、提高巷道支护体的让压能力及增强支护系统的兼容性等控制对策。
关键词：地表沉陷;巨厚松散层;不等厚基岩;覆岩运动;物理模拟
基金资助：国家万人计划青年拔尖人才支持计划资助项目(SQ2024QB02208); 国家自然科学基金资助项目(52374098); 山东省泰山学者青年专家资助项目(tsqn202408186); 山东省优秀青年基金资助项目(ZR202211070181); 山东省高等学校青创团队计划资助项目(2022KJ212)
