为研究浅埋超大采高工作面覆岩裂隙演化及能量耗散规律,以上湾煤矿为研究背景,基于相似模拟实验,数字图像处理、分形理论和数值模拟,分析了8.8 m超大采高工作面采动覆岩裂隙演化及能量耗散规律。研究表明:伪顶垮落到亚关键层阶段、亚关键层破断到主关键层阶段和主关键层破断到完全垮落阶段,关键层破断前后覆岩裂隙分形维数呈上升-稳定-下降趋势;依次可划分为3个阶段;依据充分采动后裂隙发育形态可将采场覆岩划分为6个区域:垮落裂隙区、离层压实区、离层裂隙区、竖向破断裂隙I区（垮落区后方）、竖向破断裂隙II区（工作面后方）、II区离层裂隙区,其中竖向破断裂隙I、II区是张剪混合型发育,裂隙角度范围0°～90°,离层裂隙区覆岩层裂隙发生张拉型扩展发育,张拉型裂隙,裂隙倾角角度范围300°～360°,垮落区裂隙发育形态复杂,裂隙角度范围值大,贯通性好;建立了覆岩裂隙分形维数与耗散能量的关系;数值模拟得出裂隙发育高度与采高和工作面推进距离拟合公式。研究成果可为神东矿区超大采高开采覆岩裂隙发育规律研究提供参考。

国家自然科学基金项目（U1910206,51874312,51861145403）；中国矿业大学（北京）越崎杰出学者奖励计划项目（2017JCB02）；

1 工程背景
2 相似模拟实验及覆岩裂隙分形维数计算
2.1 相似模拟实验设置
2.2 覆岩裂隙发育演化分形维数计算
3 覆岩裂隙发育特征研究
3.1 关键层破断前后的覆岩裂隙分形特征
3.2 关键层覆岩运移变化与分形维数关系
3.3 应力变化与分形维数关系
3.4 覆岩裂隙场区域划分及其分形维数特征
3.5 上覆岩层裂隙扩展规律
3.6 覆岩能量耗散特征分析
4 覆岩裂隙发育规律数值模拟
4.1 覆岩裂隙数值模拟分析
4.2 上覆岩层裂隙场破裂分析
4.3 不同采高下覆岩裂隙发育数值模拟分析
5结论

赵毅鑫,令春伟,刘斌,何祥.浅埋超大采高工作面覆岩裂隙演化及能量耗散规律研究[J].采矿与安全工程学报,2021,38(01):9-18+30.