长壁采煤方法在我国井工煤矿得到了广泛应用,其回采过程伴随着覆岩运移破断与采动应力演化的耦合作用过程。针对这一伴生性科学问题,以典型地层的采场覆岩为例,揭示了采动应力场宏观形态的演化特征及产生机理,阐释了厚硬岩层对于宏观应力场演化的影响机制。研究结果表明,覆岩破断表现为梁拱二元结构,即:上覆岩层破断后块体堆积形态外表似梁,而以裂隙带为代表的覆岩呈应力拱式传力机制,无论是破断前还是破断后,以关键层为代表的厚硬岩层都是采动应力场内重要的承载骨架。究其原因,一是岩层内部主应力迹线呈拱形分布特征;二是同步弯曲的岩层组内各岩层的弯矩、最大弯曲正应力均与岩层自身的厚度、刚度呈正比关系,故此关键层等厚硬岩层的受力明显高于厚度小、刚度低的邻近岩层,致使其破断前后形成拱形、反拱形等主体承载结构,对覆岩运移破断及采场矿压显现有显著影响。

国家自然科学基金项目（51874175,51774185）；中国煤炭科工集团人才与条件项目（2018RC001）；

1 试验工作面地质条件
2 覆岩采动应力演化特征的模拟研究
2.1 离散元数值建模
2.2 上覆岩层主应力场的拱形演化特征
3 覆岩破断与采动应力演化的梁拱二元结构
4 厚硬岩层对覆岩采动应力演化的影响
5 采动应力场拱形分布机理及岩层特性影响的探讨
5.1 均布载荷作用下单一岩层的主应力分布特征
5.2 岩层特性对采动应力分布的影响
6 结论