为研究坚硬顶板遗留煤层条件下综放工作面冲击地压发生机理,以宽沟煤矿坚硬顶板遗留煤层下I010203工作面易发生高能量事件的临空巷道为工程背景,通过理论分析、现场监测、数值模拟和工程验证相结合的方法,分析了B4、B2煤层开采过程中覆岩结构特征及演化过程,模拟了不同结构形态下煤岩体应力分布规律,并通过钻孔实测、微震监测和PASAT M探测多种方法进行了验证。研究表明:B4与B2煤层开采后,低位覆岩结构Ⅰ以侧向悬臂的形式加载临空巷道,悬顶长度为18.5～37.5 m,造成临空巷道煤岩体形成应力升高区;随着开采范围增大,覆岩活动空间向上发展,微震事件向上聚集,采空空间逐渐增大,当B4与B2煤层采空区导通后,波及高位覆岩结构Ⅱ,r2岩层运动下沉造成实体侧煤体应力升高区范围扩大、转移,应力集中系数再增大,最终r2岩层破断失稳,结构Ⅰ与结构Ⅱ积聚的弹性能瞬间释放,动静载共同作用达到冲击地压发生的临界条件,造成临空巷道冲击显现。

国家科技部“科技助力经济2020”重点专项项目（SQ2020YFF0426364）；国家重点研发计划项目（2017YFC0804209）；中国煤炭科工集团有限公司集团产学研项目（2019-TD-2-CXY006）；天地科技“公司其他内部研发项目”开采设计事业部“科技创新基金”项目（KJ-2019-TDKCQN-05）；

1 遗留煤层条件覆岩结构演化过程
1.1 工程概况
1.2 遗留煤层下坚硬覆岩结构演化过程
1.3 遗留煤层结构影响下应力演化过程
2 采空区联动结构失稳冲击致灾机理
2.1 结构I工程验证
2.2 结构II工程验证
2.3 应力演化规律工程验证
2.4 冲击地压发生机理
3 工程案例
4 结论

杜涛涛,鞠文君,陈建强,张传玖,李红平,孙如达.坚硬顶板遗留煤层下综放工作面冲击地压发生机理[J].采矿与安全工程学报,2021,38(06):1144-1151.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0076.