以宁夏某矿充填试验工作面为背景，采用相似材料模拟实验和理论分析方法，研究了充填开采覆岩应力场、位移场和裂隙场的时空演化规律和覆岩三场时空演化力学机制。结果表明：工作面和煤柱与采充区交界区域应力和位移增加变化大，岩层裂隙发育程度高，三场演化活跃；采充区中部区域，岩层应力和位移增加逐渐稳定，裂隙呈现闭合趋势，覆岩三场演化逐渐稳定。顶板应力和位移经历稳定—活跃—稳定的变化过程，覆岩裂隙则经历发育—离层—闭合的过程。随着工作面推进，三场演化区域由低位岩层向高位岩层扩展，并在厚硬岩层处暂时受到阻碍，采充区中部岩层三场演化稳定区域相应扩大。由力学模型分析覆岩应力、位移、裂隙的相互作用和影响，覆岩三场时空演化与工作面充填开采参数密切相关。最后不同矿井充填工作面的监测结果验证了充填开采覆岩三场时空演化规律，并针对不同采煤顶板条件的三下压煤区域提出原位采空区及时密实充填和中高位岩层空区注充方式的充填控顶对策和措施。研究结果为三下压煤充填开采工程实践提供参考。

国家重点研发计划项目(2019YFC1904304)；合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)科研项目(21KZS217)；安徽省高校研究生科研项目(YJS20210389)；

1 工程背景
2 相似材料模型
2.1 模型建立
2.2 充填体相似材料选择
2.3 模拟方案
3 覆岩三场时空演化规律
3.1 应力场分析
3.2 位移场分析
3.3 裂隙场分析
3.4 覆岩三场时空演化分析
4 覆岩三场时空演化力学机制
5 工程验证及控顶对策
5.1 工程验证
5.2 充填控顶对策
6 结 论

杨科,赵新元,何祥等.原位充填覆岩三场时空演化规律及力学机制研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(04):643-655.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0698.