掌握厚硬岩层破断致灾机理及应力-能量演化规律对于防控深部矿井动力灾害意义重大.基于东滩煤矿六采区63_上05、63_上06工作面工程地质条件，结合现场微震监测数据统计了大能量事件的分布情况，总结了厚硬岩层破断与大能量矿震事件的关联性；建立了关键层组Ⅱ厚板结构破断力学模型，分析了各影响因素对厚硬岩层能量积聚的影响机理，揭示了厚硬岩层破断过程中的能量积聚与释放规律；采用FLAC3D数值模拟软件，探究了厚硬岩层下的应力-能量场积聚演化规律，并通过63_上05工作面开采过程中触发的大能量事件进行了验证.本文明确了关键层组的破断运移是导致大能量强矿震的根源，得到了关键层组最大应力σmax及岩层内部弯曲弹性能EW表达式，揭示了各影响因素对厚硬岩层能量积聚的影响规律；明晰了工作面开采过程中厚硬岩层影响下垂直应力场、水平应力场及能量场分布特征；将63_上05工作面上覆厚硬岩层破断运移规律及能量“积聚-释放”演化过程划分了5个阶段，分别为关键层组Ⅰ初次积聚-释能阶段、关键层组Ⅰ与Ⅱ周期破坏阶段、关键层组Ⅲ蓄能变形阶段、关键层组Ⅲ破断沉降阶段及关键层组Ⅳ沉降变形阶段.研究成果可为深埋采场厚硬覆岩条件下动力灾害防治提供理论与技术支持.

国家自然科学基金面上项目(52374098)；山东省优秀青年基金项目(ZR202211070181)；山东省高等学校青创团队计划项目(2022KJ212)；

1 工程概况
2 厚硬岩层破断与大能量矿震关联性分析
2.1 63上05工作面矿震分布分析
2.2 63上06工作面矿震分布分析
3 厚硬岩层板结构破断模型及能量积聚研究
3.1 厚硬岩层板结构模型建立
3.2 厚硬岩层破断力学分析
3.3 厚硬岩层能量积聚分析
4 厚硬岩层破断能量积聚因素分析
4.1 岩层厚度
4.2 悬露长度
4.3 上覆载荷
4.4 悬跨比
4.5 厚跨比
5 厚硬岩层应力场与能量场演化规律分析
5.1 数值模型建立
5.2 厚硬覆岩采场应力演化规律
5.2.1 厚硬岩层垂直应力场演化规律
5.2.2 厚硬岩层水平应力场演化规律
5.3 厚硬覆岩采场能量演化规律
5.3.1 三向应力状态下弹性应变能密度
5.3.2 厚硬岩层应变能密度分布特征
6 厚硬岩层下覆岩运移及能量释放规律
6.1 关键层组Ⅰ初次积聚-释能阶段
6.2 关键层组Ⅰ与Ⅱ周期破坏阶段
6.3 关键层组Ⅲ蓄能变形阶段
6.4 关键层组Ⅲ破断沉降阶段
6.5 关键层组Ⅳ承载变形阶段
7 结 论

[1]张广超,尹茂胜,周广磊,等.厚硬岩层下板结构破断应力-能量场积聚演化规律[J].中国矿业大学学报,2024,53(04):647-663.