王宏偉鄧代新姜耀東石瑞明楊國(guó)振章嘯海

1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院,北京 100083;2.煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083

巨厚頂板突然大范圍破斷來壓是威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一,會(huì)對(duì)整個(gè)采場(chǎng)造成巨大的破壞,也是誘發(fā)沖擊地壓、煤與瓦斯突出等典型動(dòng)力災(zāi)害的重要因素[1-4]。

采場(chǎng)上覆巖層變形失穩(wěn)是頂板發(fā)生動(dòng)力災(zāi)害的根源[5-8],對(duì)此學(xué)者們開展過不同角度的分析,并得到了大量的研究成果。錢鳴高等[9-10]建立了采場(chǎng)上覆巖層運(yùn)動(dòng)的“關(guān)鍵層”理論,給出了判別關(guān)鍵層的依據(jù),并揭示了關(guān)鍵層的變形、破壞和破裂等規(guī)律;謝和平等[11]從能量的角度出發(fā),指出能量突變?cè)趲r石或巖體變形破裂過程中起著根本作用;王家臣等[12]采用理論分析、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)等方法,分析了深井超長(zhǎng)工作面采場(chǎng)基本頂破斷類型和支架阻力分布特征;楊勝利等[13]研究了煤層頂板破斷與矸石滑動(dòng)特征,揭示了不同煤層賦存和開采條件下煤壁破壞機(jī)理;蔣金泉等[14]發(fā)現(xiàn)破碎和遷移后的厚硬巖層之間發(fā)生明顯的分離現(xiàn)象,巖層在工作面上方、開切眼上方和采空區(qū)中部上方形成三個(gè)明顯的破裂帶;姜福興等[15]分析了采場(chǎng)上覆巖層垮落、運(yùn)動(dòng)規(guī)律,得出了大采高引起采空區(qū)頂板的失穩(wěn),巖體產(chǎn)生的鉸接平衡狀態(tài)發(fā)生變化,巖塊滑落,誘發(fā)礦震;齊慶新等[16]通過數(shù)值模擬礦井頂部結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布,進(jìn)一步深化了對(duì)巨厚礫巖和大型頂板條件下相鄰礦井煤層回采過程中沖擊地壓發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識(shí);高明濤等[17]認(rèn)為,通過制定合理的爆破方案對(duì)由砂巖組成的堅(jiān)硬頂板進(jìn)行有效的爆破卸壓,可以減少?zèng)_擊地壓事故的發(fā)生。

義馬煤業(yè)集團(tuán)下轄的各大礦井均存在上覆巨厚堅(jiān)硬巖層誘發(fā)動(dòng)力災(zāi)害的問題。2011年11月3日,千秋礦21221 工作面附近頂板發(fā)生大面積垮落,發(fā)生一次沖擊地壓事故,造成重大傷亡。該事故的發(fā)生固然與工作面附近賦存的F16巨型逆沖斷層關(guān)系密切[18-20],但該工作面上方賦存550 m 厚的堅(jiān)硬礫巖同樣給工作面的開采帶來了巨大的下沉壓力,也是誘發(fā)該事故的重要原因之一。巨厚堅(jiān)硬巖層運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致采場(chǎng)的礦山壓力顯現(xiàn)不同于普通采場(chǎng)環(huán)境[21-25],對(duì)巨厚堅(jiān)硬巖層的運(yùn)動(dòng)特征及其失穩(wěn)前后采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的分布和發(fā)展,尚缺少深入研究。本文以千秋礦21221 工作面綜合地質(zhì)條件為工程背景,開展頂板巖層沖擊傾向性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定,采用相似模擬和數(shù)值分析方法,研究工作面回采過程中巨厚堅(jiān)硬頂板運(yùn)動(dòng)特征,分析巨厚堅(jiān)硬頂板垮落垂直位移動(dòng)態(tài)演化規(guī)律,建立采動(dòng)應(yīng)力分布與頂板運(yùn)移的關(guān)系,對(duì)類似地質(zhì)條件下的動(dòng)力災(zāi)害的防治具有一定的借鑒意義。

1 頂板沖擊傾向性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定

義馬煤田千秋礦21221 工作面埋深為758.5 m,煤層平均傾角是10°,平均厚度為11.5 m。21221 工作面直接頂主要由泥巖構(gòu)成,厚23.5 m;基本頂是一層巨厚堅(jiān)硬巖層,主要由礫巖構(gòu)成,厚550 m,單軸抗壓強(qiáng)度45 MPa,是該礦區(qū)的典型特征。21221 工作面地質(zhì)柱狀圖如圖1所示。

圖1 千秋礦21221 工作面地質(zhì)柱狀圖Fig.1 Geological profile of mining face 21221 of Qianqiu Mine

為對(duì)千秋礦21221 工作面頂板進(jìn)行沖擊傾向性鑒定,現(xiàn)場(chǎng)鉆孔選取煤層上方頂板泥巖樣品進(jìn)行測(cè)定。采用巴西劈裂法對(duì)試件的單軸抗拉強(qiáng)度進(jìn)行間接測(cè)定(圖2)。

圖2 巖層抗拉強(qiáng)度測(cè)定實(shí)驗(yàn)Fig.2 The experiment of rock stratum tensile strength

另外,開展了單軸壓縮實(shí)驗(yàn)來測(cè)定試件的單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量,21221 工作面頂板泥巖的物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定結(jié)果見表1。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 25217.1—2010 頂板巖層沖擊傾向性分類及指數(shù)的測(cè)定方法》[26](表2)進(jìn)行鑒定,得出21221 工作面頂板平均彎曲能量指數(shù)為26.04 kJ,屬于II 類,為弱沖擊傾向性。因此,21221 工作面頂板巖層具備發(fā)生沖擊動(dòng)力災(zāi)害的可能。

表1 頂板泥巖物理力學(xué)參數(shù)Tab.1 Physical-mechanics parameters of roof mudstone

表2 頂板巖層沖擊傾向性分類及指數(shù)Tab.2 The classification and index of bursting liability of roof stratum

2 巨厚堅(jiān)硬頂板運(yùn)移相似模擬實(shí)驗(yàn)

2.1 工程地質(zhì)背景及相似模型的建立

依據(jù)千秋礦21221 工作面頂板巖層沖擊傾向性鑒定結(jié)果,結(jié)合該工作面煤巖層地質(zhì)資料的實(shí)際情況,建立工作面開采條件下巨厚堅(jiān)硬頂板運(yùn)移的相似模型。千秋礦21221 工作面巖層物理力學(xué)參數(shù)見表3。

表3 千秋礦21221 工作面巖層物理力學(xué)參數(shù)Tab.3 Physical-mechanics parameters of strata of mining face 21221of Qianqiu Mine

相似模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)礦山壓力模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)和荷載施加系統(tǒng)組成,實(shí)驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)×寬×高為150 cm×16 cm×102 cm。為使實(shí)驗(yàn)在空間上滿足合理的相似定律,確定相似模擬實(shí)驗(yàn)中容重比為1.6∶1,幾何相似比為100∶1,強(qiáng)度相似比為160∶1。

相似實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驼w鋪設(shè)高度為90 cm,其中底板細(xì)砂巖厚5 cm;2 煤層厚5 cm;頂板中泥巖厚18 cm,1-2 煤層厚1 cm,砂質(zhì)泥巖厚4 cm,巨厚堅(jiān)硬礫巖厚57 cm,剩余493 cm 厚的堅(jiān)硬礫巖作為均布荷載,通過模型上部垂直液壓千斤頂加載至模型頂部。模型中巨厚堅(jiān)硬礫巖位于煤層垂直上方23 cm 處,如圖3所示。

圖3 巨厚堅(jiān)硬頂板賦存的相似實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.3 Similar experiment model under the existence of extra-thick hard roof

相似材料由不同配比的細(xì)砂、石膏和石灰混合組成(表4),從而制作滿足實(shí)驗(yàn)要求的不同強(qiáng)度煤巖層。在模型中依照各個(gè)巖層的幾何尺寸鋪設(shè)相似材料,同時(shí)在各巖層間加適量云母粉,用以模擬頂板巖層間層理面。

表4 相似材料參數(shù)Tab.4 Parameters of similar materials

相似模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥?、右邊界均設(shè)置水平應(yīng)力邊界條件模擬構(gòu)造應(yīng)力,底部限制垂直方向位移,頂部施加垂直應(yīng)力,模擬上覆巖層自重應(yīng)力。模型頂部加載為0.12 MPa,結(jié)合千秋礦21221 工作面地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),最大主應(yīng)力為水平應(yīng)力,側(cè)壓系數(shù)為1.17,模型水平方向加載為0.14 MPa。

在巨厚堅(jiān)硬礫巖中布置11 個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn),編號(hào)為1—11,相鄰應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平間距為10 cm。模型表面全場(chǎng)布置散斑點(diǎn),配合散斑相機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集,分析實(shí)驗(yàn)過程中頂板位移場(chǎng)變化規(guī)律。

2.2 巨厚堅(jiān)硬頂板運(yùn)動(dòng)特征

相似模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)邊界完成加載后進(jìn)行煤層開采。模型右側(cè)預(yù)留20 cm 保護(hù)煤柱以減少邊界效應(yīng),煤層自右向左每次開采5 cm,頂板運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如圖4所示。通過模型表面散斑點(diǎn)進(jìn)行全場(chǎng)實(shí)時(shí)位移監(jiān)測(cè),頂板垂直位移變化如圖5所示。

圖4 相似模型中頂板運(yùn)動(dòng)狀態(tài)Fig.4 Movement state of the roof in similar experiment model

圖5 頂板垂直位移變化Fig.5 Vertical displacement variation of the roof

圖4 中,頂板破斷過程可分為3 個(gè)階段,即初始平靜期、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)期、整體垮落期。工作面從切眼處回采至35 cm 時(shí),頂板未出現(xiàn)明顯變化,頂板處于穩(wěn)定狀態(tài),此階段為初始平靜期。工作面回采至40 cm,頂板出現(xiàn)第1 次破斷,破斷高度為2 cm,隨著離層和裂隙發(fā)育貫通,頂板離層破斷現(xiàn)象明顯,進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)期,頂板瞬間下沉與離層閉合,破斷高度穩(wěn)定上升;工作面回采至55 cm,頂板間歇性穩(wěn)定后出現(xiàn)第2 次破斷,破斷高度為6 cm;隨著工作面回采至85 cm,頂板發(fā)生了第3 次破斷,破斷高度為6 cm;工作面回采至105 cm,頂板發(fā)生了第4 次破斷,破斷高度為14 cm。隨著開采范圍增大,頂板運(yùn)動(dòng)范圍向上發(fā)展,工作面回采至110 cm,進(jìn)入整體垮落期、頂板瞬間垮落壓實(shí),發(fā)生了第5 次破斷,破斷高度為36 cm,是第4 次破斷高度的2.57 倍。頂板破斷高度突然急劇增加,相似模型頂板變形失穩(wěn)過大,整個(gè)模擬試驗(yàn)完成。

巨厚堅(jiān)硬頂板的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呈現(xiàn)離層、瞬間下沉、離層閉合、間歇性穩(wěn)定、瞬間垮落壓實(shí)的動(dòng)態(tài)變化,上覆巨厚堅(jiān)硬礫巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn),模型整體運(yùn)動(dòng)大變形,導(dǎo)致采場(chǎng)礦壓發(fā)生強(qiáng)突變。

2.3 巨厚堅(jiān)硬頂板垂直位移演化規(guī)律

如圖5所示,在初始平靜期,工作面開采范圍小,頂板受到工作面開采擾動(dòng)影響相對(duì)較小,整個(gè)模型垂直位移量為0。在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)期,工作面開采范圍逐步增大,擾動(dòng)影響逐漸明顯,頂板發(fā)生第1次破斷,垮落巖層填充在采空區(qū)(厚5 cm),其中心處垂直位移量為5 cm。由于體積膨脹,離垮落巖層中心處較遠(yuǎn)的巖層垂直位移量逐步減小。隨著工作面繼續(xù)開采,頂板相繼發(fā)生3 次破斷,采空區(qū)中心處垮落巖層由于多次受壓,其垂直位移量增大至5.5 cm。頂板較大垂直位移量區(qū)域依次擴(kuò)大,基本集中在采空區(qū),向上呈現(xiàn)梯形遞減趨勢(shì)。在整體垮落期,工作面開采至110 cm,此時(shí)巨厚堅(jiān)硬礫巖懸空長(zhǎng)度已達(dá)60 cm,積聚于巨厚堅(jiān)硬礫巖的能量突然釋放,頂板垂直位移變化范圍急劇向上發(fā)展,模型發(fā)生大范圍破壞。

2.4 巨厚堅(jiān)硬頂板采動(dòng)應(yīng)力演化規(guī)律

工作面開采過程中,選取并觀察巨厚堅(jiān)硬礫巖中1、4、6、8、11 五個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn),其應(yīng)力變化曲線如圖6所示。

圖6 中,在工作面開采至60 cm 前期,巨厚堅(jiān)硬礫巖中的5 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力增大,此時(shí)頂板出現(xiàn)2 次垮落;工作面開采至85 cm 時(shí),1、4、6、8 四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力達(dá)到最大值;工作面開采至90 cm 時(shí),采空區(qū)中心區(qū)域的4、6、8 三個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力突然減小,巨厚堅(jiān)硬礫巖應(yīng)力得到一定釋放,此時(shí)頂板出現(xiàn)第4 次垮落。隨著工作面繼續(xù)開采至110 cm,8 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力突降,頂板發(fā)生第5 次垮落。在初始平靜期,開采擾動(dòng)對(duì)巨厚堅(jiān)硬礫巖影響逐漸變大,應(yīng)力逐漸增加,能量也逐漸積聚;在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)期,巨厚堅(jiān)硬礫巖應(yīng)力緩慢增大至峰值;在整體垮落期,應(yīng)力突降,能量突然釋放,打破采空區(qū)上覆巖層的平衡狀態(tài),巨厚堅(jiān)硬礫巖出現(xiàn)垮落。由于巨厚堅(jiān)硬礫巖在工作面開采過程中積聚了大量的彈性能,當(dāng)其破斷時(shí)能量突然釋放,巨厚堅(jiān)硬頂板大面積垮落,極易誘發(fā)沖擊地壓[27-28]。巨厚堅(jiān)硬礫巖應(yīng)力變化量如圖7所示。

圖6 巨厚堅(jiān)硬礫巖中監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力變化曲線Fig.6 Stress variation of the monitoring points in the extra-thick hard conglomerate strata

圖7 中,工作面開采至90 cm 前,巨厚堅(jiān)硬礫巖應(yīng)力總體上呈現(xiàn)正向增加的趨勢(shì),其中開采至85 cm 時(shí)即頂板第4 次垮落前,巨厚堅(jiān)硬礫巖中8 監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在一定的應(yīng)力集中現(xiàn)象;工作面開采90～110 cm 時(shí),巨厚堅(jiān)硬礫巖中4、6、8、11 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力呈現(xiàn)負(fù)向急劇降低,應(yīng)力持續(xù)釋放;當(dāng)工作面開采至110 cm,巨厚堅(jiān)硬礫巖變形運(yùn)移破壞,進(jìn)而大面積垮落,采動(dòng)應(yīng)力出現(xiàn)強(qiáng)突變。

圖7 巨厚堅(jiān)硬礫巖應(yīng)力變化量Fig.7 Stress variation of the extra-thick hard conglomerate strata

在工作面回采過程中,頂板運(yùn)動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程,巨厚堅(jiān)硬礫巖直到直接頂發(fā)生第4 次垮落后才受到明顯的擾動(dòng),巨厚堅(jiān)硬礫巖垮落前,頂板持續(xù)變形和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致巨厚堅(jiān)硬礫巖應(yīng)力不斷增長(zhǎng),而在其垮落時(shí)應(yīng)力瞬間釋放,巨厚堅(jiān)硬頂板非穩(wěn)定運(yùn)移將導(dǎo)致采動(dòng)應(yīng)力突降。

3 巨厚堅(jiān)硬頂板運(yùn)移數(shù)值模擬分析

3.1 數(shù)值模型的建立

以千秋礦21221 工作面地質(zhì)條件為工程背景,采用FLAC3D模擬工作面沿煤層走向開采過程[29],研究在構(gòu)造應(yīng)力作用和開采擾動(dòng)影響下巨厚堅(jiān)硬頂板應(yīng)力和變形特征。圖8 為數(shù)值模型示意圖,模型長(zhǎng)220 m、寬10 m、高150 m,模型中設(shè)置24 個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)巨厚堅(jiān)硬礫巖和泥巖的應(yīng)力演化特征。其中,巨厚堅(jiān)硬礫巖中的應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于煤層上方32 m 處,編號(hào)為1—12,相鄰應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平距離10 m;在煤層上方6 m 泥巖中布置12 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),編號(hào)為13—24,相鄰應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平距離10 m。

圖8 巨厚堅(jiān)硬頂板數(shù)值模型Fig.8 Numerical model of the extra-thick hard roof

模型底部限制水平、垂直方向位移,模型頂部垂直施加15 MPa 模擬上覆巖層荷載。結(jié)合千秋礦21221 工作面地應(yīng)力測(cè)量數(shù)據(jù),側(cè)壓系數(shù)為1.17,模型左右兩側(cè)各施加17.55 MPa 水平應(yīng)力。煤巖體物理力學(xué)參數(shù)采用校核后的21221 工作面地質(zhì)參數(shù),模型采用Mohr-Coulomb 破壞準(zhǔn)則[30]。

3.2 巨厚堅(jiān)硬頂板垮落模擬分析

數(shù)值模擬工作面從左向右沿煤層走向開采,每次開采5 m。在FLAC3D數(shù)值模擬分析中,用巖層變形過程中的塑性區(qū)表征巖層的破壞形式。

圖9 為工作面開采過程中21221 工作面頂板塑性區(qū)分布圖。當(dāng)工作面開采5 m 時(shí),頂板出現(xiàn)輕微塑性破壞,塑性破壞形式為剪切破壞;工作面開采至35 m 時(shí),塑性破壞區(qū)域向上擴(kuò)展,頂板第1 次垮落,由于工作面開采距離相對(duì)較短,塑性區(qū)向煤層上方演化較慢,塑性區(qū)域呈梯形狀,此時(shí)頂板的塑性破壞形式為拉剪破壞;隨著工作面繼續(xù)開采,塑性區(qū)面積進(jìn)一步擴(kuò)大,頂板破壞嚴(yán)重,頂板持續(xù)垮落。當(dāng)工作面開采至115 m時(shí),巨厚堅(jiān)硬頂板塑性區(qū)范圍急劇增大,其嚴(yán)重垮落。隨著工作面的回采,巨厚堅(jiān)硬頂板對(duì)工作面開采的動(dòng)態(tài)響應(yīng)逐漸加劇,巨厚堅(jiān)硬礫巖對(duì)采場(chǎng)施加了持續(xù)且不穩(wěn)定的下沉壓力,給頂板突然大范圍破斷提供了持續(xù)不斷的力源。

圖9 頂板塑性區(qū)分布狀態(tài)Fig.9 Distribution of the plastic zone of the roof

3.3 巨厚堅(jiān)硬頂板垂直應(yīng)力分析

在工作面整個(gè)回采過程中,選取泥巖中12 個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)(13—24 監(jiān)測(cè)點(diǎn))分析其垂直應(yīng)力變化規(guī)律(圖10)。隨著工作面開采,由于巨厚堅(jiān)硬礫巖持續(xù)下沉壓力作用,泥巖中的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力逐漸增加,當(dāng)工作面通過測(cè)點(diǎn)時(shí),由于煤層空間的釋放,測(cè)點(diǎn)應(yīng)力突然減小,泥巖的垂直應(yīng)力變化最為劇烈,此時(shí)采場(chǎng)頂板有破斷危險(xiǎn)性。

圖10 泥巖垂直應(yīng)力變化Fig.10 The change of the vertical stress in the mudstone

在工作面整個(gè)回采過程中,選取并觀察巨厚堅(jiān)硬礫巖中11 個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)(1—11 監(jiān)測(cè)點(diǎn)),分析其垂直應(yīng)力變化規(guī)律(圖11)。在煤層開采過程中,巨厚堅(jiān)硬礫巖中出現(xiàn)了5 個(gè)應(yīng)力變化劇烈階段,分別是工作面開采35 m、55 m、75 m、90 m 以及115 m 時(shí),與之相對(duì)應(yīng)的是在數(shù)值模型中頂板的5次垮落。隨著工作面的開采,頂板出現(xiàn)持續(xù)性垮落,巨厚堅(jiān)硬礫巖的垂直應(yīng)力變化幅度逐漸增大,頂板第4 次垮落時(shí),巨厚堅(jiān)硬礫巖發(fā)生了一定程度的應(yīng)力釋放;頂板第5 次垮落時(shí),巨厚堅(jiān)硬礫巖應(yīng)力發(fā)生強(qiáng)烈變化,巨厚堅(jiān)硬頂板失穩(wěn)前采動(dòng)應(yīng)力存在應(yīng)力突降的現(xiàn)象。

圖11 巨厚堅(jiān)硬礫巖垂直應(yīng)力變化率Fig.11 The vertical stress change rate of extra-thick and hard conglomerate strata

4 結(jié)論

本文采用相似模擬和數(shù)值分析方法,研究了工作面開采過程中巨厚堅(jiān)硬頂板運(yùn)移的動(dòng)態(tài)演化特征,得出如下結(jié)論:

(1)頂板破斷過程可分為3 個(gè)階段,即初始平靜期、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)期、整體垮落期。巨厚堅(jiān)硬頂板的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)離層、瞬間下沉、離層閉合、間歇性穩(wěn)定、瞬間垮落壓實(shí)的動(dòng)態(tài)變化的現(xiàn)象。巨厚堅(jiān)硬頂板在工作面開采過程中積聚了大量的彈性能,當(dāng)其破斷時(shí)能量突然釋放,巨厚堅(jiān)硬頂板大面積垮落。

(2)隨著工作面的推進(jìn),頂板垮落位移量在初始平靜期變化小;在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)期頂板垮落的位移量區(qū)域基本集中在采空區(qū),向上呈現(xiàn)梯形遞減趨勢(shì);在整體垮落期巨厚堅(jiān)硬礫巖積聚的能量突然釋放,頂板位移變化范圍急劇向上發(fā)展,模型出現(xiàn)大范圍破壞。

(3)巨厚堅(jiān)硬巖層持續(xù)變形和運(yùn)動(dòng)對(duì)采場(chǎng)施加了持續(xù)且不穩(wěn)定的下沉壓力,為頂板的整體破斷提供了持續(xù)不斷的力源。巨厚堅(jiān)硬頂板結(jié)構(gòu)失穩(wěn),導(dǎo)致采場(chǎng)礦壓發(fā)生強(qiáng)突變,同時(shí)也導(dǎo)致采動(dòng)應(yīng)力突降,是沖擊地壓發(fā)生的重要誘因。