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大同矿区是我国典型的双系开采煤田,矿区内侏罗系煤层已经开采完毕,采场遗留大量煤柱,目前主采石炭二叠系煤层,双系层间赋存着坚硬难冒岩层。石炭系煤层开采过程中,伴随采空区顶板大面积垮落,液压支架增阻明显、安全阀开启频繁、立柱破坏等现象,严重威胁工作面的安全开采,影响矿井安全高效生产。因此,开展煤柱与双系层间坚硬岩层耦合作用对矿压显现的影响研究具有重要意义。论文针对煤柱与双系层间坚硬岩层耦合作用导致开采工作面矿压显现强烈且异常问题,以大同矿区同忻矿为例,运用理论分析、相似模拟实验和数值模拟从关键层破断步距、覆岩破断形态和覆岩应力分布特征三个方面,对煤柱与双系层间坚硬岩层耦合作用下采场强矿压显现规律进行了研究,并通过现场支架阻力分布规律对其进行了验证;为类似有遗留煤柱的“双系”采场安全开采提供借鉴,主要研究成果如下:(1)根据遗留煤柱与双系层间坚硬岩层荷载分布情况,建立了采场关键层的受力模型,结合薄、厚板理论,推导出煤柱与层间坚硬岩层耦合作用下不同厚度采场关键层初次破断步距计算公式;(2)通过相似模拟实验得到了遗留煤柱与层间坚硬岩层耦合作用下采场覆岩破断规律:当工作面推进至侏罗系遗留煤柱时,受煤柱集中应力影响,层间主关键层破断,主关键层所控岩层随之发生弯曲下沉,共同作用于下部采空区破断覆岩结构,并且此时竖向裂隙充分发育延伸,形成贯穿裂隙,最终贯通双系采空区,造成覆岩结构性失稳;(3)通过数值模拟研究了单一煤柱作用、单一坚硬岩层作用及煤柱与坚硬岩层耦合作用对采场覆岩应力分布的影响,结果表明:煤柱和坚硬岩层耦合作用较二者单一作用对采场覆岩应力场有加强作用,即煤柱与坚硬岩层耦合作用更容易诱发采场高应力场的形成;(4)通过分析现场实测工作面支架阻力分布规律,验证了煤柱与层间坚硬岩层耦合作用对矿压显现的影响规律:在煤柱与坚硬岩层的耦合作用下,主关键层发生破断,并且导致双系采空区贯通,采场覆岩大范围失稳,对工作面形成巨大的冲击,支架阻力达到最大峰值,形成二次强矿压显现。