煤炭学报

作者：谭云亮, 李学斌, 刘学生, 范德源, 宋世琳, 张宇, 宋虎,

关键词：煤层群, 覆岩结构, 转化条件, 巷道失稳, 能量, 递进式控制,

与单一煤层开采相比，近距离煤层群开采时因受上部煤层开采后覆岩结构运动影响，其下煤层开采诱发覆岩结构“重复性”运动及矿压显现规律更加复杂，对下煤层采动巷道围岩控制带来很大不确定性。基于近距离煤层群开采条件下层间坚硬岩层赋存特征与承载结构演化规律，提出了完整承载型、局部承载退化型、局部承载失效型和退化失效复合型4类覆岩结构模型，分析了4类覆岩结构在工作面初次与周期来压过程中的动态演化，揭示了不同开采阶段顶板结构对采场支护与巷道围岩稳定性的影响机制，获得了煤层群开采条件下裂断拱延展倾角演化规律及其影响因素，并综合考虑关键块间的水平挤压力、煤层开采高度、层间距以及覆岩碎胀特征等因素，给出了4类煤层群开采覆岩结构力学与工程转化条件。然后，以双马一矿近距离煤层群开采为实例，通过相似材料试验与数值模拟相结合的方法，获得了双马一矿煤层群开采覆岩结构类型，并分析了下煤层采动巷道围岩变形破坏及能量演化规律。进一步地，围绕围岩承受能量总值与峰值能量阈值之间的关系，揭示了下煤层采动巷道围岩变形破坏失稳机理，并考虑不同覆岩结构运移对下煤层产生的附加应力影响，提出了围岩失稳判识系数计算方法，给出了围岩失稳能量判据。经计算，双马一矿4-2煤层Ⅰ0104205工作面采动巷道顶板失稳判识系数为0.246，帮部失稳判识系数为0.962，有一定失稳风险。在此基础上，提出了适用于不同覆岩结构类型的“远场卸压—近场加固”递进式控制技术体系，在对Ⅰ0104205工作面运输巷进行应用后，锚索受力降低了17.3%，顶底板和两帮移近量分别减小了60.5%和61.9%，围岩控制效果显著。最后，对不同影响因素与近距离煤层群开采覆岩结构类型之间的关系进行了讨论。

来源：2026年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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