以神东矿区鑫臻煤矿15103工作面为工程背景,对大采高坚硬顶板条件下强矿压灾害发生机理及控制技术进行研究.采用理论分析、数值模拟、现场实践等方法分析了坚硬顶板破断特征及破断结构,揭示了强矿压产生的主要原因,提出了定向长钻孔水力压裂超前区域弱化治理思路并应用于现场实践.研究结果表明,直接顶能够及时垮落,而基本顶滞后于直接顶垮落,坚硬顶板破断呈现“台阶岩梁”结构特征,且在直接顶垮落后与基本顶离层空间可达2.84m,此较大离层空间也是工作面矿压强度大的主要原因,计算得到未弱化顶板条件下支架阻力为20.075MN;基于坚硬顶板破断特征,提出了定向长钻孔区域弱化治理技术.实践表明,压裂区域支架强度范围最小在10MPa左右,而在未压裂区域几乎未出现低应力区,压裂区应力集中范围降幅约47.6%;在集中系数大于1.02范围内,未压裂区域集中系数大于1.21的高应力集中区出现14处,而压裂区域出现7次,降低约1/2,压裂效果良好.

国家自然科学基金项目(41807221);西安研究院科技创新基金(2022XAYJS04)

李建辉,郑凯歌,李军,等.大采高坚硬顶板工作面关键层破断结构及强矿压防治技术研究[J].中国煤炭,2025,51(3)∶59-69.