义马煤田赋存一层巨厚坚硬岩层,是矿区诸多动力灾害的主要诱因。本文以义马煤田千秋矿21221工作面为工程背景,开展了顶板岩层冲击倾向性的实验测定,采用相似模拟和数值分析方法研究了工作面回采过程中巨厚坚硬顶板运动特征,分析了巨厚坚硬顶板垮落垂直位移动态演化规律,建立了采动应力分布与顶板运移的关系。研究结果表明:巨厚坚硬顶板破断过程可分为初始平静期、稳定运动期和整体垮落期三个阶段;顶板垂直位移量在初始平静期变化小,稳定运动期基本集中在采空区,向上呈现梯形递减趋势,整体垮落期则急剧向上发展。巨厚坚硬顶板运动呈现离层、瞬间下沉、离层闭合、间歇性稳定、瞬间垮落压实的非稳定动态变化现象。在工作面回采过程中,巨厚坚硬岩层变形和运动对采场施加了持续且不稳定的下沉压力,其结构失稳导致采场矿压发生强突变和采动应力突降,是冲击地压发生的重要诱因。

国家自然科学基金（41872205）；北京市自然科学基金（8202041）；中国矿业大学（北京）“越崎青年学者”（2018QN13）；

1 顶板冲击倾向性的实验测定
2 巨厚坚硬顶板运移相似模拟实验
2.1 工程地质背景及相似模型的建立
2.2 巨厚坚硬顶板运动特征
2.3 巨厚坚硬顶板垂直位移演化规律
2.4 巨厚坚硬顶板采动应力演化规律
3 巨厚坚硬顶板运移数值模拟分析
3.1 数值模型的建立
3.2 巨厚坚硬顶板垮落模拟分析
3.3 巨厚坚硬顶板垂直应力分析
4 结 论

王宏伟,邓代新,姜耀东,石瑞明,杨国振,章啸海.巨厚坚硬顶板变形及垮落的动态演化特征研究[J].矿业科学学报,2021,6(05):548-557.