煤炭学报

作者：罗生虎, 田程阳, 闫壮壮, 伍永平, 解盘石, 韩刚, 王同, 孙明明, 王红伟, 高喜才, 郎丁,

关键词：覆岩空间结构, 结构瞬变, 力学响应, 阶变机理, 动力灾害, 载荷传递, 坚硬岩层,

揭示采场煤岩力学响应的发生机理是煤岩灾害防治的理论基础。采用现场实测、模拟试验和理论分析相结合的研究方法，通过构建结构瞬变前、后2个稳态时的静力学模型，系统研究了采场煤岩静态力学响应阶变的发生机理。结果显示：采场煤岩的力学响应与覆岩空间结构的瞬变特征密切相关。初次来压时，覆岩空间结构的瞬变具有对称性，造成其诱发的力学响应亦具有对称性；周期来压时，结构瞬变区域主要集中于工作面侧，造成其诱发的力学响应亦集中于工作面侧煤岩中；结构瞬变诱发的覆岩载荷传递路径的瞬变会对采场空间不同区域的煤岩形成不同的瞬时加卸载，导致不同区域煤岩的力学响应存在显著差异。其中，下位坚硬岩层的瞬时破断会在上位坚硬岩层的下表面形成瞬时卸载，使其瞬时下沉。与此同时，下位坚硬岩层破裂面内力的瞬时卸载，以及结构瞬变区域支撑载荷向采空区外侧转移形成的瞬时加载，会使下位坚硬岩层邻近采空区侧的部分区域瞬时回弹，而深部围岩中的部分区域瞬时下沉；受此影响，下位坚硬岩层上表面的承载量瞬时增大，支承压力峰值骤增、峰值位置向采空区侧跃迁。同时，受下位坚硬岩层的破断卸荷和下沉−回弹影响，煤体上的承载量瞬时减小，支承压力峰值骤减、峰值位置向煤体深部跃迁。随着结构瞬变区域转移载荷量的增大，下位坚硬岩层的回弹量减少，而煤体的承载量增大；随着转移载荷作用范围的增大，下位坚硬岩层的回弹量增大，煤岩受载的阶变量减小而阶变范围增大。

来源：2025年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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