【背景】煤系地层中常有火成岩侵入体，其产状、变异程度及赋存状态对矿山安全开采影响极大。特别是采场覆岩中存在巨厚火成岩时，由于巨厚火成岩致密坚硬，不易破断，当采矿作业发生在巨厚火成岩下方，采场覆岩的裂隙发育规律与应力分布特征将会呈现出新的特点，并引发地表沉陷、瓦斯突出、抽放钻孔喷井、冲击矿压以及工作面压架等重大矿井灾害。
中国矿业大学张吉雄教授研究团队本次研究的创新点为对于应力场与裂隙场之间的内在联系，相互之间如何耦合、演化进行了深入研究。
研究人员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。
从控制应力集中与裂隙发育两方面提出如下防控措施：① 采空区充填技术：利用密实充填体支撑采空区上覆岩层的大部分载荷，从根本上改变上覆岩层的移动变形特征，大大降低裂隙发育高度与巨厚火成岩下方的离层量，减弱采场矿压显现强度，有效抑制应力集中。② 离层注浆充填技术：对巨厚火成岩下方的离层区域实施注浆充填，采动裂隙逐渐被压实闭合，从而对火成岩形成主动支撑作用，既阻断了瓦斯的运移通道，又抑制了裂隙的进一步发育。③ 保护层开采技术：保护层开采可使被保护层及围岩得到卸压，避免了煤岩体中积聚大量弹性能，有效防止应力集中。下图为巨厚火成岩活动致灾防控体系。
来源：《煤炭学报》
引用格式：闫浩，张吉雄，张强，等.巨厚火成岩下采动覆岩应力场-裂隙场耦合演化机制[J].煤炭学报,2016,41(9):2173-2179.（转载请标明出处）