针对巨厚松散层与不等厚基岩下覆岩结构运动演化机理及破坏规律不明晰的问题, 以某矿3301工作面为工程背景, 采用物理模拟、数值模拟及理论分析等研究方法, 揭示了巨厚松散层与不等厚基岩条件下的覆岩运动演化过程、垮落充填特征及联动破坏机理, 建立了考虑巨厚松散层与不等厚基岩联动演化效应的覆岩运移模型和迹线估算方程。研究结果表明: ①基岩厚度由薄到中厚再到正常厚度时, 破坏边界形态演化过程为“对称梯形”→“不对称类梯形”→“半马鞍形”; 松散层运移在不等厚基岩控制下呈现出“对称漏斗”→“倾斜漏斗”→“斜底漏斗”动态变化。②薄基岩以塑性破坏为主, 垮落后无规则充填采空区且碎胀效应不明显, 松散层运移活跃期长, 导致地表下沉较大; 中厚基岩介于塑性破坏和块式破断之间, 能短暂形成不稳定结构, 对松散层运移起一定的支撑和限制作用; 正常厚度基岩发生“梁式”破断, 覆岩形成稳定的“铰接、悬臂”结构, 巨厚松散层能给下方裂隙或垮落的基岩造成更大压应力, 从而导致垮落带、裂隙带等较常规地层条件更加发育。③以3301工作面为实例, 估算了不同开采阶段的覆岩破坏迹线, 计算出地表沉降范围为1551.46 m, 与实测值相比, 误差为7.6%。④提出了限高或充填开采、巷道注浆加固、提高巷道支护体的让压能力及增强支护系统的兼容性等控制对策。

通讯作者简介：

张广超（1987—），山东泰安人，博士生导师，国家万人计划青年拔尖人才、山东省泰山学者青年专家、山东省优秀青年基金获得者，“全国党建工作样板支部”党支部书记。现任山东科技大学能源与矿业工程学院教授，兼任中国岩石力学与工程学会采矿岩石力学分会理事、《煤炭学报》、《中国矿业大学学报》等期刊中青年编委、绿色矿山产业联盟青年技术委员会委员。获全国煤炭青年科技奖、全国煤炭青年五四奖章、中国岩石力学学会“陈宗基”奖、绿色矿山青年科技奖等荣誉称号。长期从事矿山压力与岩层控制、煤矿灾害预测及治理等方面研究工作。主持国家自然科学基金及山东省、辽宁省自然科学基金等纵向课题10余项、企业委托课题20余项，取得了大断面综放沿空煤巷不对称破坏理论、桁架锚索围岩控制系统、动力灾害防控等多项创新成果，获山东省科技进步奖等省部级奖励15项，发表SCI/EI论文40余篇，首位或通讯作者SCI/EI检索论文32篇，其中3篇论文入选ESI高被引论文（2篇ESI热点），1篇论文获得中国岩石力学学会优秀论文“陈宗基奖”，3篇论文入选F5000中国精品科技期刊顶尖学术论文；出版学术专著2部（首位）、主编“十四五”规划教材1部、首位授权国内外发明专利20余项。

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