我国煤炭的产量和消费量逐年增加而且数量巨大,造成煤炭的可开采储量加速减少。为了增加资源回收率和企业效益,尽可能多回采煤炭数量,使得不规则工作面布置逐渐增多。变长工作面便是不规则工作面中的一种,有其独特的特性。本文通过理论分析、数值模拟和现场实测多种研究方法结合,对变长采场覆岩破断规律、运移情况、应力场和位移场演化特点进行研究分析,最后得到如下结论:1.根据顶板岩层的结构特点构建顶板力学模型,应用弹性薄板理论分析推导不同阶段采场顶板受力和受弯矩情况,从而推断顶板破断形式及计算理论断裂步距。顶板初次破断和周期破断均形成“X-O”型破断,过渡段顶板破断为形成不规则的破断形状;初次断裂理论计算步距为21.7m,周期断裂步距计算值与实际值相比基本相差较小,适合用于实际工程。2.通过FLAC3D模拟对开挖过程中采场力学演化特征和岩层活动规律进行分析。采场开挖使原岩应力场被破坏,在应力重新分布后,煤壁前方形成应力增高区,空区顶板形成卸压区;工作面推进至衔接面过程中,顶板垂直压力增加趋于平缓,越过衔接面进入长工作面后,顶板垂直应力增加明显顶板下沉速度加快;顶板经历了弹性状态、塑性状态和破坏,过衔接面后采空区顶板悬露面积增大、下沉量增加、上覆岩层离层速度加快等因素导致顶板塑性破坏快速发育。3.通过现场观测掌握工作面顶板来压规律为工作面安全生产管理提供依据;测定液压支架有关工作参数,分析支架与围岩的相互关系,评价支架与顶板的适应性。工作面顶板初次来压步距为20.3m,周期来压步距12.4m。长面采场顶板周期来压步距为10.9m。短面采场支架末阻力约为额定值的44.1%,长面采场支架末阻力约为额定值的51.5%,衔接面前后支架工作阻力低于额定值。工作面过衔接面后,顶板对支架的压力有所增大,应及时加强支架管理,从而达到安全生产。图[41] 表[11] 参[58]。