针对杨柳煤矿主采10煤层诱导上覆巨厚火成岩运移破断引发剧烈地表沉陷、瓦斯喷井以及工作面压架等动力灾害的难题,基于巨厚火成岩破断特征,采用物理模拟、数值模拟与理论分析相结合的方法研究了巨厚火成岩下覆岩裂隙发育规律与采动应力分布规律,得到火成岩破断前后裂隙发育高度、支承压力峰值和应力集中区最大高度等指标随工作面推进的变化特征,从而揭示了巨厚火成岩下采动应力场-裂隙场耦合演化致灾机制,即煤层采动→应力重新分布→应力集中→裂隙发育→覆岩破断→应力转移→裂隙扩展→"弧形"离层→火成岩破断→动力灾害。从控制

为提高瓦斯抽采率和揭示保护层采动覆岩裂隙演化规律以及定量分析保护层卸压增透范围,将覆岩裂隙定义为具有开裂损伤功能的粘结单元,利用ABAQUS开发了粘结单元本构关系,建立了采动覆岩砌体结构内聚力模型,进行了粘结单元表征下的保护层采动裂隙演化数值模拟,通过粘结单元损伤程度分析采动裂隙发育状态,根据裂纹的连通状态界定采场覆岩损伤破坏区域,并得到了采动卸压范围及渗透率分布规律,采动裂隙演化规律模拟结果与实验一致,验证了覆岩砌体结构内聚力模型的精准性.

为了研究关键层层位对卸压开采效应的影响,利用UDEC二维软件模拟关键层位于不同层位时,下保护层开采过程中覆岩裂隙动态演化、应力分布以及被保护层膨胀变行规律。结果表明:当关键层位于保护层与被保护层之间时,被保护层位于弯曲带内,被保护层裂隙较少;关键层位于被保护层上方时覆岩破断裂隙发展到被保护层,利于微裂隙的发展,为瓦斯抽采提供有利条件;关键层层位不同其破断对被保护层的卸压影响是相反的;关键层层位对被保护层膨胀变形影响较大,且受关键层破断的影响;关键层的位置不同被保护层的卸压有明显的时空效应。