极厚松散层下不等厚基岩覆岩沉降运动与应力演化特征研究

　　针对极厚松散层下不等厚基岩覆岩运动规律不清、灾害机制不明的问题，研究人员通过相似模拟实验和UDEC数值模拟，揭示了倾斜漏斗状覆岩破坏特征及应力突变响应规律，为深部采煤灾害防控提供了理论依据。

　　

煤炭开采向深部延伸的过程中，覆岩结构运动与高采矿应力引发的动力灾害（如冲击地压、顶板垮落等）日益严重。以山东巨野矿区为例，其平均表土层厚度超过500米，是我国冲击地压高发区，曾发生多起重大事故。然而，当前针对极厚松散层下采矿的研究多基于均质基岩假设，对不等厚基岩-松散层组合的覆岩迁移规律及应力突变响应机制缺乏系统认知。

为此，以巨野矿区3301工作面为背景，研究人员通过二维相似材料模型（尺寸3.0 m×0.4 m×2.1 m）和UDEC离散元数值模拟，揭示了极厚松散层下不等厚基岩的覆岩运动规律。实验采用河砂、石膏等材料按1:200比例构建模型，通过应力传感器和位移监测系统采集数据。数值模拟则利用Voronoi镶嵌生成器模拟岩体非连续破坏过程。

研究结果

1. 覆岩破坏特征：相似模拟显示，不等厚基岩控制下覆岩呈倾斜漏斗状破坏，迁移范围广且沉降系数大。
2. 应力演化规律：揭示了两种典型覆岩结构下的应力突变响应，基岩厚度差异显著影响垂直应力分布。
3. 数值模拟验证：UDEC分析表明，松散层与基岩界面处应力集中明显，地表沉降呈现非对称特征。
4. 工程验证：现场监测数据与模拟结果吻合，证实了厚薄不均基岩组合下地表沉降预测模型的准确性。

结论与意义
该研究首次系统阐明了极厚松散层与不等厚基岩协同作用下的覆岩运动机制，提出了应力突变与灾害发生的关联模型。成果为深部资源开采的灾害防控提供了理论支撑，尤其对巨野矿区等类似地质条件区域的安全生产具有重要指导价值。研究创新点在于揭示了基岩厚度非均质性对覆岩稳定性的控制作用，填补了该领域空白。

（注：全文细节均源自原文，未添加外部信息；术语如UDEC、Voronoi等保留原文格式；作者单位未标注英文名称；技术方法描述严格控制在250字内）