煤炭工程 ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (7): 115-125.doi: 10.11799/ce202607015
杨永强，朱 伟，周迎春，兰天龙，孙兴宇，李 悦，李 星
1.内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000
2.天地科技股份有限公司 生态事业部，北京 100013
3.中煤科工生态环境科技有限公司，天津 300450
摘要：
坚硬顶板特厚煤层开采过程中，第四系松散层常突发冒落型动力溃砂灾害，该类灾害具有突发性强、破坏力大的显著特点，但其形成动力机制尚不明确，严重制约矿井安全生产与灾害防治。为系统揭示其成灾机理，本文以不连沟煤矿F6204特厚煤层综放工作面为研究对象，综合采用现场调研、物理模拟、数值仿真与理论分析相结合的研究方法，对溃砂规律、演化过程及力学机制进行了多维度探讨。研究结果表明，第四系松散层冒落型动力溃砂在表现形式、物源特征及动力来源方面，与浅埋深非动力型溃砂存在本质差异。物理模拟与离散元数值仿真共同揭示了溃砂的演化规律，即：巨厚砾岩压力拱结构破断后，迅速形成贯通性溃砂通道；砂体颗粒在重力作用下相互挤压、流动，以大规模、瞬时性方式涌入下部离层空间，进而诱发地表突发性“V”型塌陷坑；该过程持续至砂体充分充填离层空间并达到新的力学平衡为止。最后，本文揭示了该类型动力溃砂的力学机制，指出复合关键层的瞬时破断失稳是溃砂的根本动力来源，其成灾过程可概括为“关键层破断—压力拱演化—溃砂通道形成—松散层流动充填”四个阶段。该研究可为坚硬顶板条件下特厚煤层安全开采及冒落型动力溃砂的有效防控提供借鉴与参考。
中图分类号:
