巨厚火成岩下采动覆岩应力-裂隙耦合演化与动力灾害机制

"巨厚火成岩下采动覆岩应力场-裂隙场耦合演化机制" 在煤炭开采过程中，特别是在杨柳煤矿10煤层的开采中，遇到的重大挑战是由于上方巨厚火成岩层的移动和破裂引发的地表严重沉陷、瓦斯喷涌以及工作面支架受压等动力灾害。为了解决这一问题，科研人员深入研究了巨厚火成岩下的覆岩裂隙发育规律和采动应力分布规律。他们采取了物理模拟、数值模拟和理论分析的综合方法，对火成岩破裂前后的裂隙发育高度、支承压力峰值以及应力集中区的最大高度等关键指标进行了详尽的分析，随着工作面的推进，这些指标表现出特定的变化趋势。 研究发现，巨厚火成岩下的采动应力场与裂隙场之间存在着紧密的耦合演化关系，形成了一种灾害发生机制。这一机制可以概括为：首先，煤层开采导致地应力重新分布；接着，应力集中区域形成并促进裂隙发育；随着裂隙的扩展，覆岩逐渐破裂；随后，应力转移到其他区域，裂隙进一步扩大，形成"弧形"离层结构；最终，火成岩破裂，触发动力灾害。 为了防控这种动力灾害，研究者提出了一套防灾技术体系，主要包括三个方面：一是采空区充填技术，通过填充采空区来减小应力集中和抑制裂隙形成；二是离层注浆充填技术，利用注浆来稳定离层，防止其进一步扩大；三是保护层开采技术，通过开采上方的保护层来分散和减轻对主采煤层的压力。这些技术的应用旨在有效控制应力集中和裂隙发育，降低动力灾害的风险。 巨厚火成岩下采动覆岩的应力场和裂隙场的耦合演化是导致动力灾害的关键因素，而通过科学的开采技术和合理的防灾策略，可以有效管理和减轻这些灾害的影响。该研究对于指导类似的复杂地质条件下的煤炭开采具有重要的理论和实践意义。