煤炭学报

作者：李振华, 任浩, 杜锋, 卢飞飞, 王文强, 翟明磊, 石建行, 孙荘,

关键词：岩层控制, 厚松散层薄基岩, 承载机理, 平面力学模型, 支架工作阻力,

以新桥煤矿厚松散层薄基岩厚煤层开采为研究背景，采用相似模拟、现场实测、数值模拟、理论分析相结合的方法对厚松散层薄基岩采场覆岩运动规律进行研究，提出了松散层垮落拱−假塑性岩梁复合结构，建立了厚松散层薄基岩采场上覆岩层破断力学模型、工作面支架阻力计算模型。结果表明：厚松散层薄基岩煤层开采时，基岩处于风氧化带、覆岩强度小，致使覆岩自稳定性能与承载能力降低、处于垮落带的覆岩范围大，工作面支架阻力具有高静压−低动压的持续来压现象；在覆岩结构演化过程中，采动覆岩破坏分为基本顶破断、假塑性岩梁形成、松散层垮落拱形成、松散层垮落拱横向发育4个阶段，在假塑性岩梁形成阶段之前，工作面支架阻力主要来源于已垮落的破碎岩体，假塑性岩梁形成阶段后，工作面支架阻力由垮落岩体静载和假塑性岩梁给定变形共同组成；数值模拟过程中，通过力链分布和应力分布对覆岩承载过程进行分析，发现假塑性岩梁承载范围并非上方所有已垮落的岩土体，松动岩土体间所具有的力学传递机制使得假塑性岩梁的承载范围得以减小。在覆岩裂隙演化过程中，裂隙扩展分为偏应力张量主导和土拱效应主导2个阶段，结合覆岩裂隙演化过程提出了厚松散层薄基岩覆岩破断机理与破断力学模型，建立了厚松散层薄基岩工作面液压支架工作阻力计算公式，与现场监测结果具有较好的一致性。研究总结了厚松散层薄基岩“梁−拱”结构动态演化规律，可为我国厚松散层薄基岩综采工作面支架选型和顶板控制提供一定的理论参考。

来源：2026年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

查看煤炭学报杂志2026年第2期