基于榆神矿区埋深较浅、特厚坚硬煤层开采技术条件,采用现场观测、岩石力学试验和理论分析相结合的方法对特厚坚硬煤层超大采高综放工作面煤壁破坏形式和机理进行研究。现场观测发现煤壁破坏形式以纵向板裂化片帮为主,板裂化片帮破坏特征可分为板状板裂、"洋葱皮状"剥落、弹射型板裂和液压支架护帮板扰动下煤壁板裂化破坏。岩石力学试验表明试样在低围压和卸荷条件下更倾向于发生纵向劈裂破坏。煤壁板裂化片帮是工作面采动高应力卸荷环境下的结构主导型破坏,不同形式的板裂化破坏主要与煤体细观结构和应力环境差异相关。结合煤壁应力环境,从微观和宏观角度对板裂化片帮机理进行分析,采用损伤断裂力学和板结构力学分析并揭示了煤壁板裂化片帮发育过程力学机理,即不连续纵向割理在动、静载荷作用下扩展、贯通而形成板结构,板结构在不同应力环境下发生相应形式的破坏。本研究可丰富板裂化破坏案例及理论,为超大采高工作面煤壁板裂化片帮控制和防治提供理论基础。

国家重点研发计划项目（2017YFC0804305,2018YFC0604505）；国家自然科学基金项目（51704157）；

1 煤壁板裂化片帮形式和特征分析
1.1 工程背景
1.2 煤壁稳定性和片帮破坏形式
1.2.1 煤壁笔直无明显片帮
1.2.2 板状板裂化片帮
1.2.3“洋葱皮状”板裂化片帮
1.2.4 强矿压动载下煤壁弹射型板裂化片帮
1.2.5 护帮板扰动下煤壁片帮
2 煤体物理力学特性试验分析
2.1 单轴试验和巴西劈裂试验
2.2 常规三轴压缩试验和常规三轴卸围压试验
3 煤壁板裂化片帮机理分析
3.1 板裂化破坏特征
3.2 工作面煤壁结构特征
3.3 工作面煤壁应力环境特征
3.4 煤壁板裂化片帮发展机理
3.4.1 煤壁板裂化片帮发展机理
1)煤体内垂直层理面的内生裂隙（割理）发育
2)裂隙尖端水平拉应力
3)水平拉应力下割理的扩展和贯通
3.4.2 断裂力学计算分析
1)单个I型裂隙强度因子
2)多个共线I型裂隙强度因子
3.4.3 板结构力学分析
4 结论与展望

许永祥,王国法,李明忠,徐亚军,周昌台,张金虎.超大采高综放开采煤壁板裂化片帮机理研究[J].采矿与安全工程学报,2021,38(01):19-30.