摘要： 针对陕北侏罗纪煤层非典型顶板冲击灾害和硬煤压裂软化等问题，基于断裂力学与损伤力学理论，建立了压裂煤层能量耗散力学模型，研究了压裂煤岩破坏过程中能量演化机理，分析了煤层顶板压裂对大采高工作面煤层分区破坏规律的影响。研究发现：压裂裂隙扩展耗散能与水压及煤层损伤程度成正比。煤层压裂能形成压裂裂隙区-塑性软化区-弹性区。煤层中压裂裂隙区、塑性软化区的形成增加了耗散能释放强度，而煤层弹性区是顶板弹性能蓄积的关键区域。进一步分析表明，切割工作面架后顶板弧三角区，可减缓大采高工作面端面顶板破坏释放的能量；有利于优化压裂煤体中压裂裂隙区、塑性软化区和弹性区的能量转化关系。基于水压致裂可增大煤体压裂裂隙区、塑性软化区的耗散能，降低弹性区的可释放弹性能，推导了压裂煤层钻孔间距弹性能判别式。最后，通过典型综采工作面的试验表明：压裂顶板悬顶长度减小11.6 m，煤层压裂弹性能释放6.63×104 J，煤岩软化系数降低24.5%~28.9%，块煤率提高18.4%，煤岩压裂实现了煤层的清洁高效无害化开采。

关键词: 水力压裂, 冲击地压, 能量耗散, 分区破坏

中图分类号: 

• TD 325