工作面上覆坚硬顶板往往不易垮落，破断后易形成动压灾害。以神东矿区布尔台煤矿为背景，针对典型坚硬顶板造成的强矿压动力灾害问题，采用数值模拟、理论分析的方法分析并揭示坚硬顶板弱化前后的应力演化特征及顶板破断机理，提出超前区域防治技术并应用于现场实践。结果表明：坚硬顶板破断演化特征分为3个阶段，即“长悬臂梁”阶段—“砌体梁滑落失稳”阶段—重新压实阶段，其中“长悬臂梁”阶段支架上方顶板应力显著增大至6.8 MPa，破断前支架上方顶板应力为破断后的2倍，其临界破断产生的应力释放是引起强矿压的根本原因，这也是弱化改造控制的主要阶段。基于坚硬顶板灾害发生机理，提出“广域大空间”超前区域防治技术，阐述了绿色、精准、广域的防治优势，以及钻孔轨迹控制、封孔质量控制、多孔联动效应的关键技术及治理评价体系。结合数值模拟进一步验证防治技术的可靠性，当“长悬臂梁”结构弱化后，其破断前支架上方顶板应力为4.6 MPa，降幅32.4%，顶板破断演化特征3个阶段演变为来压前阶段—“砌体梁滑落失稳”阶段—重新压实阶段，弱化后顶板各阶段支架上方顶板应力降幅达到32.4%～79.4%，表明预成裂隙弱面和降低坚硬层完整性能够有效改变顶板破断结构，显著降低来压强度。实践表明：压裂过程产生多次压降，降幅均达到3 MPa以上，探测裂缝发育长度达到30 m以上，压裂前后工作面周期来压步距降幅44.9%，支架来压载荷降幅18.1%，治理效果良好。研究结果可为类似矿区动力灾害治理提供借鉴。

中煤科工集团西安研究院有限公司科技创新基金项目（2019XAYZD09）；

1 坚硬厚顶板覆岩灾害演化机理分析
1.1 离散元数值模型建立
1.2 覆岩破断规律及应力演化特征
1.3 坚硬厚顶板动力灾害形成机理
2 超前区域防治技术
2.1 超前区域防治技术及优势
1)防治技术
2)防治优势
2.2 超前区域防治关键技术
2.3 超前分段区域防治效果评价体系
2.4 坚硬厚顶板弱化防治机理
2.4.1 弱化后顶板破断规律及应力演化特征
2.4.2 顶板水力压裂弱化防治机理
2.4.3 弱化前后效果对比
3 工程试验效果
3.1 研究区概况
3.2 超前区域治理设计
3.3 治理效果评价
3.3.1 压裂数据分析
3.3.2 压裂范围评价
3.3.3 压裂效果评价
4 结论

郑凯歌,王林涛,李彬刚,李延军,杨欢,杨森,戴楠,王豪杰,王泽阳,席杰.坚硬顶板强矿压动力灾害演化机理与超前区域防治技术[J].煤田地质与勘探,2022,50(08):62-71.