煤炭学报

作者：谭毅, 张少普, 何满潮, 李辉, 郭文兵, 王宇, 白二虎, 朱淳, 杨军, 程浩, 郭纬宇, 王燃烈, 曹新发, 李林猫,

关键词：采动覆岩, 分形理论, 裂隙率, 应力拱, 钻孔漏失量,

揭示深埋特厚煤层采动覆岩破断失稳致灾机理与裂隙场演化规律，是煤矿工作面突水溃沙等灾害防治的理论基础。以陕西某矿2301工作面采矿地质条件为工程背景，基于数值模拟、分形理论、裂隙熵理论、力学模型构建及现场实测相结合的方法对采动覆岩破断运移和裂隙场动态分布特征展开研究。从采动裂隙场角度分析了覆岩裂隙率、分形维数、裂隙长度和裂隙熵动态演化规律，揭示了各子研究区域采动过程中覆岩裂隙张开闭合裂隙占比、裂隙长度及分形演化特征，量化了覆岩裂隙空间展布的各向异性，构建了覆岩应力拱平衡轨迹方程。结果表明：采动覆岩呈现显著成组破断运移规律和裂断拱周期性起拱特征，且裂断拱周期性起拱为裂隙场主控裂隙；裂隙带内裂隙呈现“弧形”破坏分布特征，平均裂隙率及分形维数分别为2.40%与0.81，采动裂隙场演化为大部对称“拱形”拓扑结构；采动裂隙场呈现“应力场重构—裂隙萌生扩展—结构失稳重组—自修复调控”演化特征，覆岩裂隙经历了“裂隙张裂—裂隙闭合”动态演化过程，优势裂隙群通过合并机制形成贯通型裂隙网络。采用裂隙熵理论量化了裂隙场不同区域裂隙空间展布的各向异性，并统计分析了采动覆岩不同区域内裂隙倾角演化规律及分布特征；基于三铰拱结构理论，构建了采动覆岩应力拱平衡轨迹方程；通过现场实测结果分析得出导水裂隙带高度为224 m，裂采比为24.9，现场实测结果与数值模拟结果基本一致，研究结果对类似地质条件工作面相关灾害防治具有一定的参考价值。

来源：2026年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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