针对部分坚硬顶板矿井采动导水裂缝带处于8～15倍采高的高位关键层，“横O-X”破断运动引发工作面动载矿压甚至压架、临采空侧回风平巷超前100～200 m底鼓大变形等动力灾害的问题，采用自制的大尺度三维物理模拟实验平台，研究高位关键层的破断运动特征。结果表明：关键层发生横向破断时，首先，关键层板正面两侧长边和反面中部长轴方向同时形成破断裂隙；其次，关键层板正面两侧短边形成弧形裂隙，而反面沿中轴线端点同步形成八字形破断裂隙；再次，在板正面形成“O”形裂隙的同时反面形成“X”形裂隙，正面形成“U”形裂隙的同时反面形成“Y”形裂隙；最后，正反面裂缝贯通形成“横O-X”型初次破断和“横U-Y”型周期破断，在工作面上方形成“弧形三角板”和巷道上方形成“梯形板”的破断块体结构。统计发现，“横O-X”初次破断步距与“横U-Y”周期破断步距长度基本一致；横向破断形成的“弧形三角板”块体角度为75°～78°，与腰线和弧形切线形成的夹角72°～82°基本相等，近似于一个等角的“弧形三角板”。砌块模型试验结果表明，“弧形三角板”块体大幅回转过程中，因其顶点易与“梯形板”结构发生回转变形失稳而出现脱离现象，导致...