长壁开采高位置双层硬厚岩层破断失稳运动特征

摘要

随着采区上方出现多层硬顶板，其特殊的特性和相互作用将对岩层的动态产生显著影响。本文依托某煤矿1061盘区开采背景，采用理论分析、数值模拟和物理模拟相结合的方法，对双层硬厚层(DLHTS)破断失稳及灾害前兆信息进行了研究。结果表明，DLHTS具有承载、阻断和控制作用。在DLHTS破碎前，应力集中区和塑性区水平发展可控，覆盖层移动平缓;而在破碎过程中，应力急剧下降，塑性区纵向迅速扩张，覆盖层移动明显，能量释放剧烈。这很可能直接造成强大的动压力。此外，DLHTS可以相互作用和影响;也就是说，下部岩浆岩(LMR)的断裂可以为上部岩浆岩(UMR)的断裂提供足够的空间，而下部岩浆岩(UMR)的断裂又会促进下部岩浆岩(LMR)的周期性断裂，进而导致其次级不稳定性，从而容易形成复杂或复合动力灾害。因此，与单硬厚层产状相比，DLHTS破断失稳影响的岩层行为正常且更强烈。研究结果可为硬厚岩层发生动力灾害的防治提供科学依据，对促进煤矿安全高效生产具有重要的指导价值。

1.介绍

据资料统计，我国约30%的煤矿顶板为硬厚煤层，如淮北杨柳煤矿的硬厚岩浆岩、济宁宝店煤矿的厚红砂岩、河南驿马煤矿的巨厚砾岩等[1.–3.]高位硬厚顶板具有强度高、离煤层距离大的特点，易诱发覆岩移动和构造，开采扰动下的岩层行为表现有明显的变化，如在硬厚顶板下易形成大层离层，在采动扰动作用下易形成大层离层e顶板一旦破碎，将失去稳定性，从而引发顶板动载、飓风和岩爆等灾害[4.–7.]此外，如果在煤层群开采条件下，上部的废弃采空区很容易连通，使有害气体、积水和火灾隐患区与工作面相连，形成瓦斯涌出、透水、火灾等安全隐患[8.–10]．

在工作面开采过程中，对厚硬岩层的破坏规律和动力响应进行了大量的研究。例如，针对硬厚地层的破断规律，根据硬厚地层的空间结构和边界基础特征，建立了硬厚地层Winkler正交梁的力学模型，并对其破断跨度进行了合理预测[11]考虑某煤矿特征尺度下坚硬顶板的裂纹扩展速度，分析了顶板破断的演化过程，建立了坚硬顶板破断过程的震源模型，定量描述了远场振动效应[12]采用物理模拟和数值模拟相结合的方法，分析了急倾斜煤层坚硬顶板的突然坍塌特征[13]．研究了断层附近硬厚地层的破碎运动特征及岩爆诱发方式和机理[1.,2.]在现场微震监测的基础上，对上覆双层坚硬厚顶板的断裂进行了研究，提出采用深孔预裂爆破技术削弱坚硬厚顶板的强度[3.]．基于Hoek Brown准则，对重复开采的硬顶板进行了岩石力学试验，分析了不同破坏程度的硬顶板破坏强度与围压的关系[14]．

在硬厚岩破碎响应方面，研究了关键层下离层的演化过程和形态特征，提出了最大离层的力学分析模型和预测方法[8.,15]建立了覆岩移动变形预测模型，研究了地表沉降和裂缝的地层行为[4.,16]．基于基台应力的形成机理，提出了一种新的上覆多层硬厚岩层产状基台应力理论计算方法[17,18]针对开采走向断层和穿越断层的情况，研究了坚硬厚层的位移应力特征，揭示了冲击地压的诱发机理[1.,2.]．研究了高位置主关键层影响下采动裂隙和支承应力的演化及其对瓦斯运移的影响[16,19]．以华峰煤矿1411盘区为工程背景，研究了硬顶板岩爆机理，分析了声发射等前兆信息特征[20.]．首次定义了岩层外观强度指标，提出了硬顶板压力强度分级和预测的新方法，给出了不同因素和水平的4个定量指标[21]．

以往的研究一般都是分析下部顶板或单层坚硬厚层的破碎运动特征及动力灾害的成因。事实上，当坚硬厚层产状位置较高且远离煤层时，开采活动后采空区上方悬空较大，应力位移和能量释放特征将发生显著变化；此外，多层坚硬厚层叠加时，关键层的运动相互影响，对扰动压力或支承应力起着重要作用。因此，有必要对高位多层坚硬厚层条件下的地层行为特征及其诱发灾害机理进行详细的研究和分析。

本文以工作面上覆双层硬厚层(DLHTS)的开采背景为基础，研究分析了双层硬厚层(DLHTS)破断失稳的覆岩结构、塑性区扩展、应力、位移分布及前兆信息诱发的灾害。从而揭示了关键层之间的相互作用及其破断运动对岩层动态显现的影响。研究成果将为硬厚岩层条件下动力灾害的防治提供科学依据，对促进煤矿安全高效生产具有重要的指导价值。

2.出现的问题和工程背景

2．1．现场出现的问题

2．1．1．工作面支护压力增大

2010年12月至2011年8月，杨柳煤矿10#煤层上方为双层(局部为三层)岩浆岩的10414盘区在开采期间，对矿压观测和支护阻力进行统计分析，得到典型支护(标为11#)工作阻力变化曲线，如图所示1.．

可以看出，面板10414的前进速度小于160 4月前m（对应图中灰色区域）1.)，监测周期加权间隔为12 m左右，平均工作阻力整体小于30 MPa，最大不大于34 MPa;然后，在四月之后(对应于图中的蓝色区域1.)支撑阻力明显高于4月前，平均值超过32 MPa，最大值达到44 MPa，主要原因是4月前小范围开采，上覆岩层保持稳定，对支护影响不大，工作阻力略有变化；4月后，采空区范围明显扩大，导致上覆岩浆岩趋于极限悬跨，从而导致工作面变形支撑显著加载，支撑阻力增大。4月17日，当支撑面上升至约220 m、 根据现场观测，大型悬浮下部岩浆岩（LMR）因不承受自身重量和上覆荷载而断裂和剧烈移动，导致动态荷载和支架大面积损坏[11]．

2.1.2。瓦斯抽采孔的水-瓦斯井喷

在10414面板中，布置了4个标记为1#、2#、3-1#、3#和3#的瓦斯抽放钻孔，与开口切割的距离为316、515、654和721 m、 分别如图所示2（a）.2011年7月16日14:00，地面80型泵反映的气体浓度从正常的90%降至最低的20%，萃取流量大幅波动；然后，7月17日22:00，工作面推进525 m、 结合图中的描述，萃取浓度从20%显著上升到100%2（b）2#瓦斯抽采孔回采量随着开采500 m急剧增加，达到40.15 m^3./min，工作面前进525 m时出现井喷现象;随着工作面继续推进至543 m，回采量达到峰值45.22 m^3./最小值，随后减小。

根据野外观察的分析,由于采矿扰动,骨折和床分离开发和扩大在岩浆岩,导致大量的游离气体富含10煤层以前向上移动沿着这些裂缝和聚集在床上分离。然后，主关键层(即上部岩浆岩(UMR))将随着工作面推进至525 m而沉降移动，离层将迅速闭合，并挤压离层中的气体和水，通过2#瓦斯抽放孔产生水气喷出现象[22]．

从上述10414板块动力灾害的案例研究可以看出，双层硬厚岩浆岩的破裂和不稳定运动是各种动力灾害的主要原因。因此，有必要深入细致地研究硬厚岩层特别是多层硬厚岩层发生时的岩层行为特征和诱发灾害前兆信息。从而探讨关键层之间的相互作用及其破断运动对岩层动态显现的影响。

2．2．问题的工程背景

2.2.1。专题组1061概述

阳光煤矿面板1061被视为工程背景。根据9-5和9-10-2的钻孔数据，煤层的平均倾角为8°，厚度为2.5米;而且，长度和撞击长度为189米和753米，煤层的深度为-620--600米。主屋顶主要是细致的砂岩，厚度为4.20-28.83米。采用综合机械化采矿方法进行采矿，自由越野模式用于屋顶管理。这个矿区接近没有。104采矿区具有相似的地质条件，因此104个采矿区确定的弱突发责任适用于106个矿区。

2.2.2。发生在1061板块以上的岩浆岩概述

根据面板1061或其附近2010-4、9-5和1061-1钻孔的钻探数据，面板1061上方存在双层（局部位置有三层）岩浆岩，如图所示3.．其中UMR厚度27 ~ 46 m，平均厚度29 m，离10#煤层平均距离355 m;LMR平均值为27 ~ 60 m，平均为31 m和248 m。岩浆岩的双层构造还确定了与10414盘相似的关键层位。单轴抗压强度和抗拉强度分别为113.6 MPa和6.25 MPa，两层间平均距离为63 m [23,24]．

3.1061盘区上覆岩浆岩断裂分析

根据1061盘及其附近2010-4、9-5、1061-1钻孔的钻探资料，岩浆岩厚度和岩浆岩与煤层的距离差异较大。因此，为了提高计算的准确性和合理性，本节取出露岩浆岩厚度和岩浆岩与煤层距离的平均值，如表所示1.．

岩浆岩破碎跨度的分析可分为两个方面：工作面前进方向和走向，前者是计算工作面初始来压步数，后者是计算岩浆岩破碎时的最终稳定跨度，即上覆岩层的跨度工作面走向岩浆岩层较大，可能发生不稳定破碎。

３．１．岩浆岩走向极限稳定跨度的计算

1061工作面开采时，上覆岩浆岩将随着采空区的增加而下沉移动，此时，岩浆岩可视为工作面走向上的固定支撑梁，当其达到极限悬跨并断裂时，考虑上覆岩层破裂角的影响[25,26，即走向上的最终稳定跨度B₀可以表示为 在哪里B是岩浆岩走向的最终跨度，M；K是反映岩石裂缝发育的岩石开裂系数，K-0.75 = 0.25 (25]；θ为岩层破裂角，θ = 75° [25,26]．

LMR是次关键层;它需要承受自重和两个岩浆岩之间的上覆载荷，如Q_L = 25 千牛 M^−3. × 94 M = 2.35 MPa，而UMR是主要的关键地层，导致其承受自重和所有地层荷载，计算如下：Q_U = 25 千牛 M^−3.× 384 m = 9.60 MPa。因此，在不考虑下覆地层基础效应的情况下，将双层岩浆岩视为固定支撑梁，将上述参数代入式(1.),B_0L= 160.10-186.27 m (LMR)和B_0U = 191.27–203.40 m（UMR）。

由于面板1061的长度为189 m，大于LMR的极限跨度，小于UMR的极限跨度，说明在一定的采矿距离下，LMR会断裂，而UMR可能不会。但在相邻工作面继续开采的情况下，当相邻两个工作面开采引起的UMR悬空长度超过其极限跨度时，UMR也会发生断裂。

应该注意的是，参数Q同理(1.)在计算LMR断跨时只考虑自重及其从动层，不考虑UMR悬架引起的扰动荷载[18]．因此，实际极限跨度应小于计算值;也就是说，它更有可能破裂。

3.2. 岩浆岩初始加权步长的计算

根据106矿区综合柱状图和薄板理论，由于岩浆岩厚度与走向跨度之比满足一定条件，可将其视为薄板，从而得到岩浆岩的初始加权步长[25]： 在哪里A.为LMR在前进方向上的最终跨度，M；L是LMR的初始加权步骤，M；H为LMR及其跟随层的厚度，M；γ地层密度是否为2500kn /m^3.；和α是煤层的倾角，8°。

结合方程(1.)–(3.)，可获得LMR的初始加权步长，如下所示：L= 188.42 - -233.39米。结果表明，该方法的推进距离L接近面板1061的长度(即189米)，导致项目现场形成“一次性广场”的现象。因此，岩层行为明显，释放大量的弹性应变能，可能对设备和安全生产造成严重威胁，应加强工作面监测和防治。

4.岩浆岩破碎前后的采矿响应

根据上述分析，受硬厚岩层的产状影响，上覆岩层的构造演化和岩层行为可能与常规岩层不同。因此，在1061盘区开采过程中，采用数值模拟和物理模拟相结合的方法，对岩浆岩破碎前后的开采响应进行了分析，以直接描述和量化硬厚岩层对开采响应的影响。

4．1.采动应力与塑性区演化分析

根据1061面板的实际地质条件，建立了尺寸为700的UDEC数值模型 米（长度） × 450 m（高度）用于简化多个岩层，以模拟550的开采状态 m、 在此基础上，结合实际情况和以往的参考文献，采用模型边界、加载方法和条件，研究了DLHTS破坏对采动应力演化和塑性区扩展的影响[27–30.]．受篇幅限制，本节将直接显示和描述DLHTS破碎前后的采动应力和塑性区云图。

以下4.4.1。塑性区演化分析

受开采活动的影响，采空区上覆岩层裂隙发育扩张，表现为塑性区生长扩张，直至上覆岩层完全断裂移动。数字4.给出了几种典型开采状态下的塑性区在开采过程中的分布和演化规律。

从数字4.可以看出，随着采空区范围的增大，塑性区不断扩大，不同位置和区域发生拉伸、剪切或体积破坏。然而，由于岩浆岩构造的阻挡和控制，岩浆岩破裂前后塑性带的发育表现出一定的差异。

用数字表示4(一)和4 (b)，当工作面推进160 m、 断裂主要发生在LMR下方，由于LMR的块效应，仅显示水平膨胀，导致塑性区聚集在LMR下方，并在模型中呈现出大量拉伸、剪切或体积破坏；此时，LMR处于能量累积状态，并因大规模悬浮而应力升高，这提供了足够的为随后的动态灾害提供了充足的能量条件。随着面推进到190 m如图所示4 (c)，由于LMR的悬挂达到其极限跨度并带动上部地层协调移动，导致LMR因弯曲和变形而产生裂缝，导致塑性区明显延伸至UMR底部，但LMR仍能保持相对稳定，如图所示4（d）随着工作面推进至220，LMR中的断裂继续发展，LMR中出现明显的拉伸断裂 m、 塑性区范围明显扩大到UMR底部，表明LMR已完全破碎，并带动上层协调移动。此时，应注意岩浆岩破碎和剧烈运动释放的能量及其诱发的危害。同时，对LMR断路器的仿真结果（220 m） 与理论分析结果基本一致（188.42–233.39 m） 。

如图所示4（e），我们可以看到，整个LMR中形成了一个新的塑性破坏区，表明LMR周期性断裂并驱动其上层同步移动，导致UMR中出现明显的垂直拉伸断裂，表明UMR开始弯曲和断裂，但仍具有足够的承载力。如图所示4（f）和4 (g)，随着工作面推进至370 m和550 m, LMR会周期性断裂数次，这为UMR提供了足够的移动空间，并使其初始和周期性断裂(反映在多个垂直塑性带穿过UMR);说明UMR基本处于完全破坏状态，应注意UMR破坏及其次级不稳定效应对LMR的影响。

4.1.2.开采应力演化分析

开采活动破坏了原有的应力平衡，使围岩产生应力集中或应力降低，对工作面、巷道布置、煤柱保留等产生一定的影响。特别是由于力学和结构的特点，在硬厚地层出现时很可能形成高应力集中。数字5.给出了典型开采状态下的应力分布与演化云图。

可以看出，由于两层岩浆岩石的发生，在断裂前的前台抵抗应力的影响范围和价值将继续增加，而在打破能量之后将同时释放。结合塑料区的分布4．1.1.以岩浆岩为例，分析了岩浆岩中张应力的变化规律。在190 m回采过程中，LMR继续暂停，受开采活动影响，支承应力上升，采空区上方的LMR逐渐进入应力减缩区;随着工作面推进至190 m, LMR发生弯曲变形，形成大范围的拉伸破坏区，最大拉应力达到9 MPa，如图所示4 (c)和5（c）．当LMR继续推进到220 m时，LMR出现了贯穿整个层的拉伸裂缝(图)4（d）)表明其已断裂，最大拉应力可达13 兆帕（图5（d）)，它驱动上层同步移动。然后，LMR的周期性破断带动其上部岩层与工作面开采250m同步移动，UMR悬架增大，UMR出现张性断裂(图)4（e））;目前最大拉应力仅为8 MPa(图)5 (e))， UMR仍有足够的承载能力。当工作面推进到370 m时，UMR内的塑性破坏区贯穿整个层，呈现初始断裂，最大拉应力升至12 MPa(图2)5 (f)）;然而，数值变成了1.1 MPa(图5 (g))，当面推进至550米时。

如图所示6.两层岩浆岩破裂前后的拉应力变化可分为三个阶段。阶段A.对应于前220年的采矿过程 MLMR持续悬浮、弯曲和沉降，拉伸应力随之升高，最大值为13 兆帕；这一过程表明，LMR大规模悬浮液会影响应力集中和能量积累，直到LMR的拉伸应力超过其极限强度，并在提升至220时完全断裂 m（如图所示4（d）)随后，拉应力急剧降低，高集中应力降低，能量释放；然而，由于LMR周期性断裂，UMR开始连续跨越、弯曲和沉降，拉伸应力增加，最大值恢复到12 兆帕；这一过程显示了UMR悬浮引起的应力集中和能量积累，并与阶段相对应B（前进至370） m） 。随着工作面继续推进，UMR经历初始和周期性断裂，导致拉伸应力突然下降，弹性应变释放，与阶段相对应C在图6.．

4.2.双层岩浆岩的结构和运动特征

为了显示硬厚层的结构和运动特点更直观,以岩浆岩的双层Yangliu煤矿为原型,然后进行物理模型试验是基于相似理论与模型的尺寸3.0米×0.4米×1.5米(长×宽×高),相似系数是1/200(几何形状)，1/300(强度)，1/1.5(密度)。在模型试验中，选择河砂、碳酸钙、石膏作为等效材料，需要根据相似系数将实际地层强度转换为等效材料模拟强度;然后，通过文献参考和多次对比试验确定模型中各层的最佳材料配比[31–33]．模型设计采高和采深分别为8 m和600 m，可模拟超前至500 m;此外，需要在模型顶部施加一些铁来补偿上部失稳地层来模拟[34].通过摄影记录覆盖层的结构和移动。

4.2.1。准备覆盖层构造演化

在开采过程中，上覆岩层会发生坍塌和移动，但受坚硬厚层的结构和力学特性影响较大。因此，选择了几种典型的开采状态来研究坚硬厚岩层作用下覆盖层的结构形态和演化，如图所示7.．

可以看出，双层岩浆岩在岩层分离的发展和覆盖层的结构演化中起着决定性的作用，它们相互作用，相互影响。如图所示7(一)和7 (b)，在220 m开采过程中，上覆岩层移动，离层向LMR底部发展并横向扩展，导致LMR开始弯曲下沉，并在推进到220 m时发生明显的拉张破坏;结果与图中塑性区发展规律吻合较好4(一)–4 (c)，下面的床层分离为LMR移动和破碎提供了足够的空间。当工作面前进到236 m、 如图所示7（c），LMR发生初始破碎和失稳，由于LMR两端的裂缝发育，驱动其上部地层同步移动，然后贯穿整个地层；LMR及其后续层移动显著，层间分离迅速发展至UMR底部，这与描述结果相似图形的lts4（d）.随着面部继续向前移动到330 m（图中）7（d）)， LMR的周期性断裂增加了UMR的悬挂跨度，为UMR的断裂提供了足够的空间;随着工作面推进至410 m, UMR及其跟随层下沉并移动，导致模型顶部出现明显位移，验证了UMR是主要关键层，并能控制其以上各层;结果与图中塑性区发展规律一致4（e）．当工作面继续推进至470m时，LMR出现多次周期性断裂，UMR悬架跨度增大，导致UMR初始断裂和所有跟随层同步显著移动，如图所示4（f），从而随着UMR的断裂释放出大量的弹性应变能，影响LMR的运动和稳定性。

4.2.2.双层岩浆岩的运动分析

为了更好地定量描述双层岩浆岩的运动，在物理模型的两层岩浆岩底部设置了两条位移监测线，并用图中的红色虚线对这些具体位置进行了标定8（a）和8 (b)；然后，以10cm间隔固定一个反射镜，使用不带棱镜的全站仪进行位移测量。数字8.显示了两层岩浆岩破裂前后的运动变化。

从数据7(一)–7（c）和8（a），我们可以看到当工作面上升到220 m、 LMR达到极限跨距，开始弯曲并以小位移沉降；然后，它前进到236 m、 LMR突然断裂并失去稳定性，导致其位移急剧增加，最大值为5.50 可能突然释放大量弹性应变能，从而诱发岩爆、冲击波等动力灾害。

如图所示7（d）–7 (f)和8 (b)，当工作面继续前进到330时 m、 受LMR初始和周期性断裂的影响，UMR显示出轻微变形和沉降；而其上升至340 m、 由于岩浆岩的非均质性和弱面产状，UMR的悬空部分提前剪切破坏，呈现直接坍塌和沉降，最大位移为5.0 m、 在离层中容易产生水瓦斯涌出等动力学问题，需要加强岩体软弱面带来的监测和保护，随着工作面推进410，UMR出现明显的弯曲和沉降 m、 当它前进到470时，会断裂并失去稳定性 m，其最大位移上升至5.6 m、 因此，由于工作面上方存在坚硬厚岩层，容易引起坚硬厚岩层的突然剧烈移动，位移呈现突变特征。

数字9显示UMR破坏前后LMR的运动状态。可以看出，在UMR完全破坏之前(对应推进410 m)， LMR经历了多次周期性破坏，经过长时间的沉降和压实后，其位移基本稳定;然而，此时LMR在下一次周期破碎之前仍然处于悬臂状态。UMR完全破断(对应推进至470米)后，LMR的移动范围和位移明显增大，如图所示9蓝色虚线框中，先前移动的LMR位移也略有增加；这表明UMR的断裂和移动不仅会促进LMR的周期性断裂，还可能对其稳定性造成二次影响。

综上所述，上覆高位岩浆岩起着承载、阻挡和控制作用，它们在破裂前后对采矿响应（即上覆岩石结构、塑性区扩展、应力和位移分布）有着重大影响。DLHTS破裂前，应力集中区和塑性区的水平发展受到控制，覆盖层移动平缓，而破裂过程中，应力突然下降，塑性区纵向快速扩展，岩浆岩结构不稳定，覆岩位移明显增大，能量释放剧烈。同时，DLHTS之间可以相互作用和影响，即LMR断裂可以为UMR运动提供足够的空间，而UMR断裂可以依次促进LMR的周期性断裂并导致其二次失稳。因此，当DLHTS发生在工作面上方时，应注意DLHTS断裂和移动引起的直接影响，以及LMR周期性断裂和UMR断裂引起的二次失稳。一般而言，与单层硬厚岩层破碎的影响相比，DLHTS破碎和失稳产生的岩层行为更强，更容易诱发强动压现象，如强支护动载荷、岩爆、冲击波、煤与瓦斯突出等。

5.工程案例

本节将对1061面板的支护压力进行监测，以进一步解释厚硬岩层的破断失稳对岩层行为形貌的影响。1061面板安装了12套全机械化支架压力监测仪，分别安装在液压支架上，从顶部到尾部分别标为5#、15#、25#、55#、65#、75#、85#、95#、105#、115#。数字10为2014年6月监测的典型支护压力变化曲线。

根据图10描述和煤矿提供的信息,大多数支持的压力增加后6月18日,其中的压力5、15、25日,55岁,65年,75年和115年#支持显著增加,尤其是在6月23日,一些支持已超过40 MPa的压力,和65 #支持的最大可以达到48.4 MPa。通过现场监测分析发现，6月23日以后，高位硬厚岩浆岩发生初始破碎，岩浆岩失去稳定性，剧烈移动，造成液压支架压力范围大，动加载现象明显;目前，15、25、55、95、105#支架动压系数均大于2.0,95#支架动压系数最大值达到2.58，如表所示2.．结果表明:高位置硬厚岩浆岩破碎后失去稳定性并快速移动，产生强烈的动态冲击，释放大量的弹性应变能;这一结论与本节的结果有很好的一致性3.和4.．然后，能量以激波的形式传递给围岩，导致支护的岩层表现出强动压力。

来自第节10414小组的案例研究2．1坚硬厚层岩浆岩的破碎和失稳是各种动力灾害的主要原因，严重威胁着煤矿的安全生产4.结果表明，在工作面上方，厚硬地层相互作用和影响，容易引起岩爆、离层突水、地表沉降和裂隙等复杂或复合动力灾害。因此，与单层硬厚岩层的破断影响相比，DLHTS破断失稳产生的岩层行为更强，更容易诱发强动压现象。

6.结论

本文基于双层硬厚岩层的力学、结构特征及其相互作用效应，采用多尺度、多方法研究了双层硬厚岩层的破断失稳对岩层行为和灾害前兆信息特征的影响。我们可以得到如下几个结论:(我)高位DLHTS具有承重、阻断和控制作用。在DLHTS破碎前，应力集中区和塑性区水平发展可控，覆盖层移动平缓;而在破碎过程中，应力急剧下降，塑性区纵向扩张迅速，覆盖层移动明显，能量释放剧烈。这很容易直接造成强动压的出现。(ii)MLHTS可以相互作用和影响。LMR的断裂为UMR的运动提供了足够的空间，而UMR的断裂又促进了LMR的周期性断裂，造成了LMR的二次失稳，容易形成复杂或复合的动力灾害。

因此，当DLHTS在工作面上方发生时，不仅要关注DLHTS断裂和移动引起的直接影响，还要关注LMR周期性断裂和UMR断裂引起的二次失稳。与单层硬厚岩层破坏影响相比，多层硬厚岩层破坏失稳产生的岩层行为更强。研究成果可为多层硬厚岩层发生动力灾害的防治提供科学依据，对促进煤矿安全高效生产具有重要的指导价值。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据可根据要求从相应作者处获得。

的利益冲突

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究由国家自然科学基金(no。基金资助:国家自然科学基金资助项目(51804182);基金资助:山东省自然科学基金资助项目(201902153001);山东省重点研发计划项目(ZR2019BEE065);山东省高校优秀青年创新团队支持计划资助项目(no. 2019SDZY034-1);2019 kjg007)。

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