趙仕元

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)兩渡煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉中 031200)

我國(guó)西北地區(qū)已成為能源供應(yīng)的主要基地[1]，該地區(qū)煤炭賦存的主要特征是地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，埋藏淺、基巖薄、煤層厚，工作面具有大采高綜采(放)、快速推進(jìn)等高強(qiáng)度開采特點(diǎn)[2]。高強(qiáng)度開采是指厚煤層(大采高)、推進(jìn)速度快、工作面尺寸大、效率高、產(chǎn)量大的綜合機(jī)械化一次采全高(綜合機(jī)械化放頂煤或大采高)等采煤方法的統(tǒng)稱[3]。

淺埋煤層高強(qiáng)度開采基巖易發(fā)生全部破斷，造成覆巖及地表切落式塌陷，嚴(yán)重威脅煤礦生產(chǎn)安全，破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境[4，5]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此開展了大量研究，在覆巖切落機(jī)制研究方面，黃慶享[6，7]提出了淺埋煤層大采高工作面頂板的直接頂短懸臂梁結(jié)構(gòu)和基本頂關(guān)鍵層高位斜臺(tái)階巖梁結(jié)構(gòu)模型，高位斜臺(tái)階巖梁結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)滑落，造成覆巖切落塌陷。薄基巖厚松散層工作面基載小于1時(shí)，來(lái)壓期間覆巖易發(fā)生滑落失穩(wěn)，頂板沿煤壁切落，形成臺(tái)階下沉[8]。在覆巖切落塌陷裂縫研究方面，余學(xué)義[9]通過(guò)研究神東礦區(qū)大柳塔礦1203工作面，提出高強(qiáng)度開采造成的地表非連續(xù)變形主要是由關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)破斷失穩(wěn)引起的。黃慶享[10]通過(guò)對(duì)陜北高強(qiáng)度開采進(jìn)行模擬研究和采動(dòng)實(shí)測(cè)，揭示了采動(dòng)覆巖裂隙主要由上行裂隙和下行裂隙構(gòu)成。范立民[4]通過(guò)研究榆神府礦區(qū)地裂縫分布與發(fā)育特征，將淺埋煤層高強(qiáng)度開采區(qū)地表塌陷劃分為：裂縫、塌陷坑、塌陷槽、塌陷盆地四種類型。上述研究在淺埋煤層高強(qiáng)度開采覆巖切落式塌陷災(zāi)害發(fā)生機(jī)制及顯現(xiàn)特征研究方面取得了很大進(jìn)展；但從根本上講，地表塌陷是由覆巖切落引起的，覆巖切落產(chǎn)生的塌陷裂縫是工作面潰水潰砂的主要通道，掌握高強(qiáng)度開采覆巖切落式塌陷災(zāi)害的演變規(guī)律并采取相應(yīng)的防控技術(shù)措施是解決淺埋煤層高強(qiáng)度開采生產(chǎn)安全及環(huán)境破壞等問題的核心。

以神東礦區(qū)哈拉溝煤礦22407淺埋煤層高強(qiáng)度開采工作面為工程背景，采用相似模擬實(shí)驗(yàn)、理論分析計(jì)算相結(jié)合的方法分析了淺埋煤層工作面覆巖切落式塌陷災(zāi)害演變規(guī)律及演變機(jī)制，并提出切實(shí)具體的防控技術(shù)，為該地區(qū)淺埋煤層安全綠色高效開采提供科學(xué)依據(jù)。

1 工程背景

哈拉溝煤礦22407工作面位于陜西省榆林市神木縣北部的神東礦區(qū)，工作面地表覆蓋層多為流動(dòng)沙和半固定沙，地表及地下水匱乏，區(qū)內(nèi)植被稀少。所采二2煤層平均煤厚5.39m，埋深約136m，上覆基巖厚35～98.5m，平均88.94m，松散層厚40～69m，平均42m，基巖層以中、細(xì)砂巖，粉砂巖為主。該工作面長(zhǎng)284.3m，推進(jìn)長(zhǎng)度為3224.1m，推進(jìn)速度約為15m/d；總體上，22407工作面開采尺寸及煤層厚度大，且推進(jìn)速度快，屬典型的高強(qiáng)度開采工作面。工作面周期來(lái)壓步距平均12.5m，動(dòng)載系數(shù)約為1.62，由于工作面支架選擇合理，來(lái)壓時(shí)液壓支架下沉約100mm。通過(guò)對(duì)工作面地表現(xiàn)場(chǎng)踏勘，22407工作面采空區(qū)地表裂縫大部分為拉伸型裂縫，并存在部分的塌陷裂縫。此類裂縫多發(fā)育在工作面走向邊界方向，說(shuō)明覆巖切落塌陷災(zāi)害沒有發(fā)育至地表。工作面推進(jìn)過(guò)程中，井下工人發(fā)現(xiàn)有風(fēng)積沙潰入到工作面的現(xiàn)象，工作面通風(fēng)量增加，采空區(qū)邊界的塌陷裂縫與工作面貫通，對(duì)工作面的生產(chǎn)安全產(chǎn)生了一定威脅。

為進(jìn)一步掌握淺埋煤層高強(qiáng)度開采覆巖切落式塌陷災(zāi)害的演變規(guī)律，為工作面安全生產(chǎn)提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)相似模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)覆巖切落式塌陷災(zāi)害的演變過(guò)程進(jìn)行分析。

2 覆巖切落式塌陷災(zāi)害演變相似模擬

2.1 相似模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)

哈拉溝煤礦22407工作面覆巖共有4個(gè)亞關(guān)鍵層及1個(gè)主關(guān)鍵層，為多層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)[11]，鉆孔柱狀及關(guān)鍵層位置情況如圖1所示。

圖1 22407工作面鉆孔柱狀及覆巖關(guān)鍵層判別結(jié)果

實(shí)驗(yàn)采用二維相似模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，為提高實(shí)驗(yàn)效率，模型模擬至基巖頂部，并根據(jù)基巖上覆粘土層和風(fēng)積沙層厚度，在模型頂部用鐵塊進(jìn)行加載，模型長(zhǎng)、高分別為4.0m和1.08m，根據(jù)相似模擬定律、試驗(yàn)臺(tái)尺寸與現(xiàn)場(chǎng)具體地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)幾何相似比0.01，容重相似比為0.6。根據(jù)工作面鉆孔柱狀圖上覆巖層分布情況，對(duì)厚度較小或巖性相似的巖層進(jìn)行合并，將煤層上方覆巖分為7層。按照分層結(jié)果設(shè)計(jì)模型各分層的厚度，模擬材料以河砂、云母為骨料，以石膏、碳酸鈣為膠結(jié)物，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體巖層情況，選取合理配比及材料力學(xué)性能，模型的巖層分層級(jí)相似材料的選取見表1。

表1 模型各巖層相似材料的選取與用量

2.2 試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析

為避開試驗(yàn)臺(tái)邊界的影響，開采從1.35m(實(shí)際長(zhǎng)135m)開始，22407工作面實(shí)際開采速度為15m/d，模型開挖速度為15cm/2.4h，盡量呈現(xiàn)工作面實(shí)際開采過(guò)程。為便于分析，覆巖關(guān)鍵層位置及厚度情況用填充區(qū)域表示，文中描述均采用幾何相似比換算后的實(shí)際尺寸，覆巖切落式塌陷災(zāi)害演變過(guò)程如圖2所示。

圖2 覆巖切落式塌陷災(zāi)害演變過(guò)程

當(dāng)工作面推進(jìn)至60m時(shí)，直接頂關(guān)鍵層及其承載層初次垮落，垮落至關(guān)鍵層2下部，垮落巖層上方無(wú)明顯離層；當(dāng)工作面推進(jìn)至90m時(shí)，直接頂關(guān)鍵層切落，出現(xiàn)第1次周期來(lái)壓，頂板上部出現(xiàn)明顯離層；推進(jìn)至135m時(shí)，直接頂懸臂梁達(dá)到最大懸露空間，斷裂帶發(fā)育至亞關(guān)鍵層4頂部；10min后直接頂懸臂梁斷裂，直接頂關(guān)鍵層及其承載的巖塊1垮落，巖塊2向工作面推進(jìn)方向回轉(zhuǎn)切落至采空區(qū)，巖塊3斷裂向采空區(qū)方向回轉(zhuǎn)較小角度后觸及下方垮落巖塊，形成鉸接結(jié)構(gòu)，達(dá)到暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)覆巖切落至亞關(guān)鍵層2底部，覆巖裂隙向上繼續(xù)發(fā)育至亞關(guān)鍵層4的承載層中，此時(shí)覆巖內(nèi)裂隙主要由縱向裂隙和橫向裂隙組成；當(dāng)工作面推進(jìn)至150m時(shí)，直接頂懸臂梁向采空區(qū)方向回轉(zhuǎn)切落，與采空區(qū)內(nèi)垮落巖塊形成不穩(wěn)定鉸接結(jié)構(gòu)，亞關(guān)鍵層2及其承載層回轉(zhuǎn)切落，導(dǎo)致煤壁方向切落區(qū)的縱向裂隙和斷裂帶內(nèi)縱向裂隙貫通，覆巖切落至亞關(guān)鍵層3并達(dá)到最大高度，斷裂帶發(fā)育至亞關(guān)鍵層3承載的巖層中；當(dāng)工作面推進(jìn)至165m時(shí)，直接頂懸臂梁反向回轉(zhuǎn)切落，此時(shí)采空區(qū)邊界縱向裂隙寬度達(dá)到最大，采空區(qū)內(nèi)裂隙閉合；當(dāng)工作面推進(jìn)至180m時(shí)，斷裂裂隙發(fā)育至基巖頂部，高度達(dá)到最大，此時(shí)覆巖切落區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵層都以懸臂梁結(jié)構(gòu)存在，其上部斷裂帶內(nèi)以砌體梁結(jié)構(gòu)存在；在工作面持續(xù)推進(jìn)過(guò)程中，各范圍內(nèi)的關(guān)鍵層以懸臂梁(砌體梁)向前(上)傳遞。

3 覆巖切落式塌陷災(zāi)害演變規(guī)律

通過(guò)相似模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，直接頂懸臂梁回轉(zhuǎn)切落使上覆砌體梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致覆巖切落式塌陷災(zāi)害發(fā)生，高強(qiáng)度開采條件下，由于開采空間大、基巖薄，低位關(guān)鍵層懸臂梁破斷后由于回轉(zhuǎn)角較大，工作面推進(jìn)過(guò)程中不能形成穩(wěn)定鉸接結(jié)構(gòu)，最終切落至采空區(qū)，反之高位關(guān)鍵層斷裂后可以形成穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu)；工作面推進(jìn)時(shí)，高位關(guān)鍵層砌體梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致覆巖切落向上發(fā)展。覆巖切落式高度及斷裂帶高度隨工作面推進(jìn)距離變化曲線如圖3所示，其中覆巖破壞高度等于覆巖切落高度與斷裂帶高度之和，根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程，高強(qiáng)度開采覆巖切落式塌陷災(zāi)害演變過(guò)程可分為以下3個(gè)階段：

圖3 覆巖切落式塌陷災(zāi)害隨工作面推進(jìn)演變過(guò)程

1)孕育階段。工作面開采初期，僅直接頂發(fā)生切落，高位覆巖無(wú)切落現(xiàn)象發(fā)生，切落的直接頂上方出現(xiàn)離層裂隙，此時(shí)工作面未達(dá)到充分采動(dòng)，覆巖破壞高度沒有達(dá)到最大。

2)發(fā)展階段。隨著開采范圍進(jìn)一步增大，切落的直接頂上覆砌體梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，關(guān)鍵層及其承載層切落形成塌陷災(zāi)害；隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，覆巖切落高度基本保持穩(wěn)定，斷裂帶高度增大，整個(gè)階段內(nèi)，覆巖破壞高度基本呈線性增大。

3)穩(wěn)定階段。當(dāng)工作面達(dá)到充分采動(dòng)時(shí)，覆巖切落式塌陷災(zāi)害未發(fā)育至地表，隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，切落塌陷區(qū)和斷裂帶內(nèi)的懸臂梁和砌體梁結(jié)構(gòu)分別向工作面推進(jìn)方向周期性傳遞，覆巖切落高度及斷裂帶高度達(dá)到最大并保持穩(wěn)定。

4 覆巖切落式塌陷災(zāi)害的突變分析

4.1 尖點(diǎn)突變理論數(shù)學(xué)模型

突變理論關(guān)注于奇點(diǎn)附近的不連續(xù)性和突跳現(xiàn)象，利用數(shù)學(xué)模型分析系統(tǒng)中變量在臨界點(diǎn)位置出現(xiàn)的跳躍性變化規(guī)律。對(duì)于內(nèi)部作用情況未知的系統(tǒng)，該模型可以不依賴其它內(nèi)在機(jī)制直接處理不連續(xù)問題，在煤巖體穩(wěn)定性分析中應(yīng)用廣泛。尖點(diǎn)突變模型主要針對(duì)勢(shì)函數(shù)、一個(gè)狀態(tài)變量和兩個(gè)控制變量進(jìn)行分析，以尖點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，找出系統(tǒng)由穩(wěn)定平衡到失穩(wěn)狀態(tài)的變化規(guī)律[12]。尖點(diǎn)突變模型勢(shì)函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)形式為：

式中，x為系統(tǒng)的狀態(tài)變形；p，q為控制變量。

系統(tǒng)的平衡曲面與奇點(diǎn)集方程分別為：

x3+px+q=0

(2)

3x2+p=0

(3)

由式(2)，(3)可得分叉集方程為：

4p3+27q2=0

(4)

由式(4)可知，只有p≤0時(shí)方程(4)才有實(shí)數(shù)解，則在控制平面才可出現(xiàn)分叉曲線，平衡點(diǎn)才有跨越分叉集產(chǎn)生突跳的可能，因此，變量p≤0是系統(tǒng)產(chǎn)生突變的必要條件。

4.2 覆巖切落式塌陷的力學(xué)與尖點(diǎn)突變模型

淺埋煤層高強(qiáng)度開采后靠近煤層的巖層形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，高位巖層形成砌體梁結(jié)構(gòu)，隨著工作面推進(jìn)懸臂梁結(jié)構(gòu)破斷回轉(zhuǎn)，上位砌體梁結(jié)構(gòu)所受支撐力減小，造成砌體梁結(jié)構(gòu)滑落失穩(wěn)，導(dǎo)致工作面覆巖切落式塌陷災(zāi)害的發(fā)生[12]。從力學(xué)角度出發(fā)，研究砌體梁結(jié)構(gòu)切落失穩(wěn)發(fā)生的機(jī)理，建立由淺埋煤層工作面支架、采空區(qū)矸石、直接頂懸臂梁和基本頂砌體梁所組成的力學(xué)系統(tǒng)。將支架和矸石簡(jiǎn)化為彈性體，由于砌體梁端部存在破斷裂隙，將其與前方巖體視為鉸接，懸臂梁、支架、矸石承受的載荷及基本頂砌體梁自重總載荷為Q。為簡(jiǎn)化分析不計(jì)砌體梁所受的向下摩擦力，支架—矸石—懸臂梁—砌體梁組成的力學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為力學(xué)模型如圖4所示[13]。模型中懸臂梁巖體的壓縮量為u，支架壓縮量為w，支架—懸臂梁的全位移為a，即臺(tái)階下沉量；矸石壓縮量為v，支架剛度為k1，矸石剛度為k2。

圖4 簡(jiǎn)化的力學(xué)模型

根據(jù)簡(jiǎn)化力學(xué)模型中梁的邊界條件設(shè)撓曲線方程為：

懸臂梁巖體具有弱化的非線性本構(gòu)關(guān)系，懸臂梁巖體應(yīng)力σ和應(yīng)變?chǔ)诺年P(guān)系式[14]為：

當(dāng)巖石中的缺陷符合泊松分布時(shí)，非線性本構(gòu)關(guān)系式為：

σ=Eεe-ε/ε0

(7)

對(duì)截面為A，高位H的懸臂梁巖體，載荷R與變形u的關(guān)系為：

R=λue-u/u0

(8)

式中，λ=EA/H為懸臂梁的初始剛度；u0為峰值載荷對(duì)應(yīng)的變形值。

由支架—矸石—懸臂梁—砌體梁組成的力學(xué)系統(tǒng)總勢(shì)能[15]為：

VX=VE+VS-VL

(9)

式中，VE為支架和矸石的彈性勢(shì)能，VE=Vj+Vs；VS為直接頂和基本頂?shù)膽?yīng)變能，VS=Vz+Vl；VL為外力對(duì)系統(tǒng)做的功，VL=Qly。由上文力學(xué)模型分析可知，系統(tǒng)的總勢(shì)能為：

進(jìn)一步可得到流形平衡曲面方程為M的空間函數(shù)方程為：

式(11)為系統(tǒng)內(nèi)力平衡的條件，當(dāng)曲面上點(diǎn)滿足式：

系統(tǒng)處于突變的臨界狀態(tài)，一旦受到擾動(dòng)便會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)并伴隨能量釋放。根據(jù)前文分析，在平衡曲面M尖點(diǎn)處V?X=0，解取可得尖點(diǎn)處：

u=u1=2u0

(13)

故將平衡曲面M的方程在尖點(diǎn)u1處進(jìn)行Taylor級(jí)數(shù)展開，根據(jù)突變理論，截取前3次項(xiàng)不影響方程的定性性質(zhì)，可得：

參數(shù)K為支架剛度與懸臂梁巖體本構(gòu)關(guān)系曲線在拐點(diǎn)處的斜率λ1之比；ξ為全位移參數(shù)。對(duì)于系統(tǒng)的突變模型，其參數(shù)p≤0，滿足發(fā)生突變失穩(wěn)的必要條件，由式(2)知，當(dāng)q>0變?yōu)閝<0時(shí)，狀態(tài)變量x才會(huì)發(fā)生突跳，得到支架—矸石—懸臂梁—砌體梁系統(tǒng)失穩(wěn)的充要條件為：

4.3 覆巖切落式塌陷災(zāi)害的突變機(jī)理分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方程(2)可建立平衡曲面M如圖5所示。

圖5 平衡曲面M與系統(tǒng)突變演化過(guò)程

當(dāng)控制變量p>0時(shí)，系統(tǒng)勢(shì)能取極小值f″(x)>0，平衡點(diǎn)位于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)p≤0時(shí)，平衡點(diǎn)將沿著路徑Ⅱ變化時(shí)，系統(tǒng)在開采初始階段平衡點(diǎn)處于下葉位置，勢(shì)能不斷積累，控制點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到分叉集左支時(shí)，系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)；隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，支架和矸石的變形量增加，懸臂梁巖體的壓縮量u增加到中葉的臨近狀態(tài)，到達(dá)上葉后，直接懸臂梁巖體壓縮量u=u1=2u0，變形量突增，隨著外界開采擾動(dòng)因素的進(jìn)一步影響，系統(tǒng)產(chǎn)生突變失穩(wěn)，直接頂懸臂梁斷裂切落，進(jìn)一步引起上覆砌體梁失穩(wěn)切落，導(dǎo)致覆巖切落式塌陷災(zāi)害的發(fā)生。

由式(19)可知系統(tǒng)的失穩(wěn)與否受工作面的剛度比K、載荷Q、和砌體梁巖塊長(zhǎng)度l等多種因素的復(fù)雜影響。K為支架剛度與懸臂梁巖體本構(gòu)關(guān)系曲線在拐點(diǎn)處的斜率λ1之比，當(dāng)支架剛度越大，即工作阻力越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定；當(dāng)懸臂梁巖體越堅(jiān)硬，其彈性模量越大，懸臂梁越易以切落形式進(jìn)入采空區(qū)，造成大面積的覆巖形成切落式塌陷。當(dāng)外載荷Q和砌體梁巖塊長(zhǎng)度l越大時(shí)，系統(tǒng)越不穩(wěn)定；其中載荷Q與覆巖結(jié)構(gòu)有關(guān)，當(dāng)覆巖為多層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)時(shí)，Q多為系統(tǒng)所處亞關(guān)鍵層及其承載層范圍內(nèi)巖層所施加的載荷，當(dāng)覆巖為復(fù)合單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)時(shí)，且采高較大時(shí)，系統(tǒng)所承受載荷多為上覆巖層至地表的所有載荷，覆巖更易發(fā)生切落塌陷；l受工作面周期來(lái)壓步距影響，與覆巖巖性、推進(jìn)速度等多種因素有關(guān)，工作面高速推進(jìn)時(shí)，直接頂懸臂梁由于推進(jìn)速度較快垮落不充分，基本頂砌體梁在破斷回轉(zhuǎn)過(guò)程中需要更大的回轉(zhuǎn)量才能觸矸穩(wěn)定。

由式(17)—(19)可知，當(dāng)工作面各參數(shù)滿足直接頂懸臂梁切落的充要條件時(shí)，支架上覆巖層的臺(tái)階下沉量a不僅與巖層的彈性模量E、巖層厚度H、外部載荷Q等天然參數(shù)有關(guān)，還與支架剛度k1、來(lái)壓步距l(xiāng)有關(guān)。

大量研究和實(shí)踐表明，工作面發(fā)生切落式塌陷災(zāi)害時(shí)，采高和覆巖的巖性(覆巖結(jié)構(gòu))是覆巖切落塌陷高度的主控因素。采高的大小決定著關(guān)鍵層破斷后回轉(zhuǎn)空間的大小，關(guān)鍵層在大采高情況下因回轉(zhuǎn)量大而無(wú)法形成穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu)形態(tài)，而是以懸臂梁結(jié)構(gòu)形態(tài)直接切落塌陷，而處于更高層位的關(guān)鍵層才能鉸接形成穩(wěn)定的“砌體梁”結(jié)構(gòu)形態(tài)[16]。

覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)決定著關(guān)鍵層所承載的巖層范圍，西北礦區(qū)高強(qiáng)度開采工作面覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)類型主要是多層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)和復(fù)合單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)[11]。存在多層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的覆巖相比復(fù)合單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)覆巖較厚，覆巖切落塌陷一般不會(huì)發(fā)育至地表，向上發(fā)展過(guò)程中，靠近煤層的關(guān)鍵層在形成“砌體梁”結(jié)構(gòu)后，易失穩(wěn)切落形成懸臂梁，遠(yuǎn)離煤層的關(guān)鍵層破斷后鉸接形成穩(wěn)定砌體梁結(jié)構(gòu)。覆巖為復(fù)合單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)時(shí)，主關(guān)鍵層靠近煤層，其破斷失穩(wěn)后會(huì)引起上覆所有巖層的同步破斷，覆巖切落式塌陷易發(fā)育至地表。淺埋煤層高強(qiáng)度開采工作面覆巖切落式塌陷災(zāi)害的發(fā)生、演變受多種復(fù)雜因素的綜合影響，各因素之間相互作用，最終決定了覆巖切落式塌陷災(zāi)害顯現(xiàn)形式。

5 結(jié) 論

1)高強(qiáng)度開采覆巖切落式塌陷災(zāi)害演化過(guò)程共經(jīng)歷孕育、形成、穩(wěn)定3個(gè)階段；在形成階段關(guān)鍵層砌體梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成覆巖切落式塌陷災(zāi)害的發(fā)生；覆巖塌陷裂縫具有彌合性，采空區(qū)邊界裂縫為永久裂縫，是工作面潰水潰砂的主要通道。

2)分析了高強(qiáng)度開采頂板所成的結(jié)構(gòu)，建立了切落式塌陷災(zāi)害演化的力學(xué)模型，基于突變理論分析了切落式塌陷災(zāi)害的突變機(jī)理及影響機(jī)制。