基于大量现场调研及岩层移动内外“类双曲线”移动模型分析，本文对哈拉沟煤矿厚松散岩层煤层开挖展开了物理相似模型试验，验证了内外“类双曲线”整体移动模型的有效性；将其推广到三维空间，提出采动岩层全空间“类双曲面”立体移动模型。该模型包含“类单叶”、“类双叶”两类双曲面，能近似描述不同岩性条件下全空间采动岩层立体移动与地表沉陷特征。“类单叶双曲面”模型为空间岩层水平移动边界模型，隐含于厚松散层覆岩内部；“类双叶双曲面”模型为空间地表沉降与覆岩裂隙拱、冒落拱垂向移动边界模型，均在主关键层近似关于“原点”对称，具体表现为采掘扰动下地表沉陷及采场围岩拱形垮落等外部形态。通过理论分析、相似模型试验及3DEC数值模拟，本文建立并验证了厚松散层近水平煤层开采条件下空间采动岩层立体移动与地表沉陷“类双曲面”模型。同时，分析了共渐近锥面“类双曲面”模型的构成条件、影响因素及整体运移规律。研究结果表明：在薄基岩厚松散层近水平煤层开采条件下，“类双曲面”理论模型与3DEC模拟结果吻合较好，表明采动空间覆岩运移和地表沉降呈“类双曲面”特征。

国家杰出青年科学基金(52225404)；北京市卓越青年科学家项目(BJJWZYJH01201911413037)；

1 岩层“类双曲线”移动模型
1.1 采动岩层外“类双曲线”移动模型
1.2 采动岩层内外“类双曲线”移动模型
2 岩层移动“类双曲线”相似模型试验研究
2.1 相似模型试验设计
2.2 试验结果与讨论
3 岩层移动“类双曲面”立体移动模型
3.1 采动岩层空间“类单叶双曲面”模型
3.1.1 “类单叶双曲面”模型建立
3.1.2 “类单叶双曲面”模型分析
3.2 岩层移动与地表沉降空间“类双叶双曲面”模型
3.2.1 “类双叶双曲面”模型建立
3.2.2 “类双叶双曲面”模型分析
3.3 “类双曲面”模型拓扑演化
3.4 “类双曲面”模型有共同渐近锥面条件
3.5 “类双曲面”和“类双曲线”的退化分析
3.5.1 “类单叶双曲面”模型退化验证
3.5.2 “类双叶双曲面”模型退化验证
4 厚松散层超长工作面覆岩移动的3DEC模拟
4.1 模型建立
4.2 计算结果与讨论
5 结 论

左建平,李颖,李宏杰,于美鲁,吴作启,刘家顺.采动岩层全空间“类双曲面”立体移动模型[J].矿业科学学报,2023,8(01):1-14.DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.001.