摘要：基于榆神礦區(qū)特厚堅硬煤層超大采高綜放開采技術(shù)條件,針對散體顆粒模型在埋深較淺的堅硬煤層綜放開采模擬中頂煤冒放情況與實際不相符的問題,對比黏結(jié)顆粒模型與無黏結(jié)散體顆粒模型力學(xué)性質(zhì),討論兩種模型適用條件,得出黏結(jié)顆粒模型更適合堅硬煤層綜放開采模擬。闡述了黏結(jié)顆粒模型的建模和模擬過程:巖層內(nèi)部采用平行黏結(jié)顆粒模型以模擬層內(nèi)整體塊體力學(xué)特性,層間采用光滑節(jié)理模型以模擬結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì);通過Fish語言和伺服控制原理實現(xiàn)液壓支架初撐階段、增阻階段和恒阻階段不同工況的模擬;根據(jù)支架頂梁位態(tài)采用逆向運動學(xué)方法更新支架整體位姿;通過Fish語言實現(xiàn)尾梁的不同幅度擺動。數(shù)值模擬結(jié)果表明:覆巖可形成下位基本頂不穩(wěn)定砌體梁結(jié)構(gòu)和上位基本頂穩(wěn)定砌體梁結(jié)構(gòu),頂板來壓步距介于10~20 m;頂煤破碎度和冒放性具有雙周期性(走向周期與周期來壓步距一致,表現(xiàn)為來壓期間頂煤破碎較充分、冒放性好,優(yōu)于非來壓期間;垂向周期與頂煤層位相關(guān),表現(xiàn)為下位頂煤破碎充分、冒放性好,優(yōu)于上位頂煤);工作面煤壁整體穩(wěn)定性較好,來壓期間會出現(xiàn)煤壁破壞現(xiàn)象;液壓支架總體處于較高的工作阻力狀態(tài);不同塊度的頂煤冒放過程中可能形成小塊度瞬時動態(tài)松散拱結(jié)構(gòu)、中等塊度不穩(wěn)定拱結(jié)構(gòu)和大塊度穩(wěn)定拱結(jié)構(gòu),尾梁成拱可采用"小拱小擺、大拱大擺"對策高效破拱,掩護(hù)梁成拱則需移架才可破拱。超大采高綜放開采實踐表明數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場情況一致,黏結(jié)顆粒模型能較好地模擬埋深較淺的堅硬煤層綜放開采頂煤冒放特征和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。本研究可為堅硬煤層頂煤冒放性和頂板覆巖結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬研究提供力學(xué)模型選擇依據(jù),為模擬過程實現(xiàn)方法提供借鑒。