针对复合坚硬顶板联动效应引发的冲击地压灾害，基于复合坚硬顶板的赋存特征，结合弹性力学理论，分析了高-低位坚硬顶板矿压显现特征，建立复合坚硬顶板破断形态和断块铰接形态判识的力学模型，分析了复合坚硬顶板岩层破断形态，研究了复合坚硬顶板协同破断机制，揭示了协同破断易释放巨大的冲击动能，形成冲击灾害的原理。依托坚硬顶板分区降能的弱化防治理念，提出了煤矿井下定向长钻孔裸眼分段水力压裂“高-低”位协同超前区域防治冲击地压灾害技术模式，并设计了错步式分段压裂段工程布置。工程试验得出：复合坚硬顶板高、低位定向钻裸眼分段压裂协同弱化后，顶板微震事件频次、总能量、顶板来压步距及来压范围分别降低42.17%、31.07%、 33.69%、57.14%,合理有效防治了复合坚硬顶板冲击地压灾害。通过顶板分段水力压裂实施，顶板岩体被压裂成若干小块时，大幅降低了蓄积能量，并伴随压裂成缝过程的能量损耗，实现了复合坚硬顶板的分区分段可控破断距的垮落，实现顶板应力的转移、消散及动力灾害有效控制，为同类地质条件下冲击地压灾害区域弱化治理提供技术借鉴。

国家自然科学基金项目(41807221)；国家科技重大专项项目(2016ZX05045-002-002)；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 工程地质背景
2 复合坚硬顶板冲击灾害机理
2.1 复合坚硬顶板矿压特征分析
2.2 复合坚硬顶板协同破断机制分析
2.2.1 破断形式判识
2.2.2 复合坚硬顶板协同破断特征分析
1) 协同破断
2) 非同时破断
3 高-低位超前区域防治模式搭建
3.1 高-低位坚硬岩层间无相互作用条件分析
3.2 长钻孔分段水力压裂技术原理及工艺
3.3 高-低位复合顶板分段压裂区域弱化模式
4 工程应用及效果评价
4.1 工程概况
4.2 坚硬顶板控制技术应用
1) 分段压裂工程施工
2) 压裂治理效果评价
5 复合坚硬顶板压裂弱化机理探讨
6 结 论

郑凯歌,袁亮,杨森,张平松,李延军,戴楠,王泽阳.基于分区弱化的复合坚硬顶板冲击地压分段压裂区域防治研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(02):322-333.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0064.