我国多个矿区的煤系地层中普遍赋存有巨厚关键层，其破裂运动不仅导致采场大能量矿震、冲击矿压、采场压架与瓦斯突出等动力灾害的发生，还会造成导水裂隙带发育高度及地表沉陷异常、顶板离层区突水等现象，严重威胁煤矿安全生产。国际上由巨厚岩层破裂运动引发的重大灾害时有发生，美国于2006年就曾因此类灾害造成7人死亡，印度的Churcha煤矿和Kothadi煤矿也出现过类似灾害。由此可见，由巨厚关键层破裂运动引发的灾害已成为国际采矿领域面临的严峻挑战，亟需对巨厚关键层破裂致灾机制与科学防控技术进行深入研究。

在此背景下，国内外诸多学者从巨厚关键层采场能量演化、破裂运动特征、覆岩载荷转移、井上下立体协同防控等角度展开了系统研究，并取得了丰硕成果。基于符拉索夫厚板理论和物理相似模拟实验，深入研究了不同赋存条件厚硬关键层的破裂及破断特征，发现了复合巨厚关键层自下而上逐步破断的同步和非同步现象。此外，运用微震监测技术、电磁辐射法、分形维数等技术，对巨厚岩层破裂运动特征进行监测，初步探明了巨厚关键层破裂点位及能量释放规律。研究发现，巨厚关键层破裂运动与冲击矿压的发生密切相关。巨厚关键层大面积悬露时，采场高应力和高弹性能集中区显著增大，受到外部动载扰动时易激活“高静载+小动载”型诱冲模式，发生由高应力集中主导的自发型冲击矿压。当巨厚关键层出现破裂运动，其内部积聚的大量弹性能瞬间释放，形成的冲击荷载与高静载叠加，产生诱发型冲击矿压。进一步研究还发现，巨厚关键层破裂亦会使临近的大型断层或褶曲构造活化进而诱发冲击矿压。为应对巨厚关键层破裂运动诱发的动力灾害，已形成了深孔爆破、中深孔爆破、超深孔爆破、水力压裂等厚硬岩层弱化技术。此外，一些专家提出了覆岩隔离注浆充填、采空区充填等措施，以控制巨厚关键层变形与破裂运动，引导覆岩载荷向采空区垮落岩体转移，从而降低冲击矿压发生风险。

然而，目前有关巨厚关键层破裂运动规律、能量释放特征及诱冲机理的研究普遍基于关键层均匀厚度的基本假设与既定条件。实际生产中，巨厚关键层通常呈现厚度渐变或骤变的赋存特征；例如彬长矿区某矿赋存的非均厚巨厚关键层，更是体现出“弓形”形态。这种非均厚“弓形”巨厚关键层对采场静载应力分布、破裂动载的影响仍未可知，其对冲击矿压灾害的作用机制亦不明确。因此，笔者以非均厚“弓形”巨厚关键层为研究对象，围绕非均厚“弓形”巨厚关键层下伏煤岩体采动应力分布特征、巨厚关键层破裂特征及动载发生来源、非均厚“弓形”巨厚关键层动静载叠加诱冲机制、巨厚关键层破裂区位划定及致灾风险预测方法开展递进式研究。此研究将有利于深化对巨厚关键层破裂致灾机制的认知，提高冲击矿压灾害防治技术水平，助力井下安全生产。

巨厚关键层破裂运动是诱发矿山动力灾害的重要因素，探究其厚度变化对采动应力分布及破裂动载的影响，对明确巨厚关键层采场动、静载来源及冲击矿压孕育机制具有重要意义，是冲击矿压风险预测及灾害防控的理论基础。以陕西彬长矿区某矿非均厚“弓形”巨厚关键层为研究对象，综合理论分析与数值仿真计算，剖析了巨厚关键层“弓形”形态下伏煤岩体采动应力异常集中的力学原理，探明了“弓形”形态对巨厚关键层破裂特征的影响规律，揭示了“弓形”形态下伏区域动静载叠加致灾机制，据此提出了“弓形”巨厚关键层破裂致灾风险预测方法。结果表明，“弓形”巨厚关键层底部凸起导致下伏煤岩体垂直应力异常集中，相较于均匀厚度巨厚关键层，该区域煤岩体垂直应力额外增加22.1 MPa，增幅比例高达56%，此为下伏煤岩体高静载形成的根本原因。同时，伴随着开采范围的扩大以及非均厚“弓形”巨厚关键层运动，造成其底部内凹拐角区出现显著的高应力集中现象，导致该区域岩石发生破裂及弹性能快速释放，此为强动载形成主要原因。在上述非均厚“弓形”巨厚关键层动静载叠加作用下，煤柱大巷区域极易出现冲击矿压。基于此，准确识别并定位了非均厚“弓形”巨厚关键层影响下采动覆岩动载形成来源及发生区位，结合巨厚关键层分布式光纤原位监测结果，以光纤断裂高度为监测指标，验证了巨厚关键层破裂及动载荷形成之间的内在联系。