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摘要：顶板离层是指巷道顶板岩层中一点同其正上方一定深度某点间的相对位移量。在巷道顶板的离层研究方面国内外已经做了大量的工作.尤其以理论和模拟研究为主，顶板离层的过程涉及离层时间、位置、大小和离层的扩展等特征。
关键词：底板抽放巷 离层 因素探究
【分类号】：TD327.2
离层过程的研究有：①离层发生的时间和原因；②离层发生的位置和对应的顶板地质条件；③离层的尺寸；④确定离层在水平和垂直方向如何扩展。
1.离层产生的方式
离层产生的方式和各参数之间的关系主要有以下5个方面。
①由于岩层受拉产生离层。②由于挠度产生的离层。③由于水平应力产生的离层。④由于岩层界面的力学特征产生的离层。⑤由于地下水产生的离层
2影响顶板离层的主要因素
2.1地应力
地应力是引起巷道围岩变形和破坏的根本原因。随着应力的增加.围岩的弹性位移、塑性位移及扩容位移都呈增长的趋势
2.2围岩力学性质
围岩力学特性对巷道稳定性有重要影响 表征围岩力学特性的物理量主要有围岩强度、弹性模量、剪切模量、内摩擦角及凝聚力等。围岩的力学参数越高，巷道的变形越小.巷道越稳定。在煤矿生产实践中，容易测取且应用比较广泛的是围岩的单轴抗压强度。经验表明，顶底板移近率随围岩强度的增加而降低。当强度低于某一值（如30MPa）时.移近率随强度的降低而急剧增加：当强度大于某一值（如50MPa）时.顶底板移近率随强度的变化就不明显了
2.3 围岩结构
煤层巷道围岩一般呈层状分布.并且不同程度地受节理、裂隙的切割。巷道顶板岩层各分层的岩性、厚度及节理裂隙发育程度对顶板的稳定影响极大。在巷道顶板岩性一定的情况下，分层厚度、节理裂隙间距越大，巷道顶板稳定性越好，顶板离层值也越小。
2.4锚杆支护参数
在一定的围岩条件下，锚杆的密度、直径、长度及锚固长度等增加。顶板下沉量都有不同程度的减小。在设计中要综合考虑支护成本和支护效果，最大程度地满足技术和经济两方面的要求。
2.5巷道断面
巷道断面的大小和形状也对巷道的稳定有重要影响。巷道断面尺寸愈大，愈不利于巷道的稳定。在各种形状的断面中，椭圆形巷道最稳定，拱形次之，矩形巷道容易在周边产生高集中应力和拉应力。稳定性最差。在一定的地应力条件下。巷道高宽比不同会在围岩中产生不同的附加应力.对巷道的稳定性产生影响。对于椭圆形巷道，当巷道的轴比f（宽度b与高度a的比值）与侧压关系λ（水平应力与垂直应力的比值）相等，即b/a=λ时，巷道最稳定；当b/a>λ时，对巷道稳定不利：当b/a<λ时，也不利于巷道的稳定。
3结论
根据不同的采矿活动，通过现场观测，对高水平应力条件下煤矿采区准备巷道复合顶板的离层过程和机理进行了研究。得出以下结论：
（1）当考虑顶板地质条件和各岩层力学特性时。现场观测数据表明，主要的离层发生在煤和泥岩。以及煤和黏土岩层的交界面上，而且主要离层都集中于巷道表面上方6m以内。而在上部砂岩中没有发现主要离层 这表明巷道顶板离层与顶板岩层的力学特性（如软弱岩层和界面）有十分密切的关系。
（2）当考虑离层过程时，从离层时间、地点、大小和扩展4个方面研究了离层的变化 发现巷道顶板的离层开始于巷道形成之时。在水平方向。所有离层均没有贯通巷道宽度，在垂直方向，离层分布于巷道顶板岩层6m以内，所对应的岩层包括煤、黏土岩带、泥岩和砂岩。
（3）当考虑采矿活动时，发现离层形成之后，其离层大小受采矿活动的影响可划分为3个阶段.即掘进阶段、掘进之后回采之前和回采阶段。在掘进阶段，巷道顶板的软弱岩层。不同岩层的界面和掘进时产生的应力集中是导致离层的主要因素。
（4）在掘进之后和回采之前，巷道顶板的离层主要是由于泥岩层和煤层受水影响及水平应力造成的。其间由于水的影响。泥岩的单轴抗压强度降低了70%。顶板岩层的塑性特征和水平应力是导致这一阶段离层继续扩展的主要因素。
（5）在回采阶段，巷道周边应力急剧增加对巷道顶板软弱岩层及不稳定界面产生影响.是导致顶板离层的主要原因
（6）在巷道形成时，离层大致均匀分布于6m深的顶板范围内，而后形成两个离层区域。
（7）当考虑水平应力时，在离层产生之前，高水平应力对顶板的下沉起着约束作用；当离层产生后，高水平应力加速了巷道顶板的弯曲和离层.甚至破坏。
（8）随着时间的推移，离层以两种不同的方式在增加，一是每处离层幅度的增加，一是离层处数的增加。相比之下，离层处数的增加远比每处离层幅度的增加要快。因此，巷道顶板的进一步不稳定主要是由于离层处数的增加，而不是每处离层幅度的增加造成的。
巷道顶板的离层一般不易被察觉，但其潜在的危害极大，且当离层量达到临界值时，下部岩层就有冒落伤人的危险。顶板离层过程的研究涉及离层时间、位置、大小及离层的扩展等。分析了离层产生的方式和各参数之间的关系，归纳了影响顶板离层的主要因素。对预报和预防顶板事故，指导安全生产具有重大意義。
关键词：底板抽放巷 离层 因素探究
【分类号】：TD327.2
离层过程的研究有：①离层发生的时间和原因；②离层发生的位置和对应的顶板地质条件；③离层的尺寸；④确定离层在水平和垂直方向如何扩展。
1.离层产生的方式
离层产生的方式和各参数之间的关系主要有以下5个方面。
①由于岩层受拉产生离层。②由于挠度产生的离层。③由于水平应力产生的离层。④由于岩层界面的力学特征产生的离层。⑤由于地下水产生的离层
2影响顶板离层的主要因素
2.1地应力
地应力是引起巷道围岩变形和破坏的根本原因。随着应力的增加.围岩的弹性位移、塑性位移及扩容位移都呈增长的趋势
2.2围岩力学性质
围岩力学特性对巷道稳定性有重要影响 表征围岩力学特性的物理量主要有围岩强度、弹性模量、剪切模量、内摩擦角及凝聚力等。围岩的力学参数越高，巷道的变形越小.巷道越稳定。在煤矿生产实践中，容易测取且应用比较广泛的是围岩的单轴抗压强度。经验表明，顶底板移近率随围岩强度的增加而降低。当强度低于某一值（如30MPa）时.移近率随强度的降低而急剧增加：当强度大于某一值（如50MPa）时.顶底板移近率随强度的变化就不明显了
2.3 围岩结构
煤层巷道围岩一般呈层状分布.并且不同程度地受节理、裂隙的切割。巷道顶板岩层各分层的岩性、厚度及节理裂隙发育程度对顶板的稳定影响极大。在巷道顶板岩性一定的情况下，分层厚度、节理裂隙间距越大，巷道顶板稳定性越好，顶板离层值也越小。
2.4锚杆支护参数
在一定的围岩条件下，锚杆的密度、直径、长度及锚固长度等增加。顶板下沉量都有不同程度的减小。在设计中要综合考虑支护成本和支护效果，最大程度地满足技术和经济两方面的要求。
2.5巷道断面
巷道断面的大小和形状也对巷道的稳定有重要影响。巷道断面尺寸愈大，愈不利于巷道的稳定。在各种形状的断面中，椭圆形巷道最稳定，拱形次之，矩形巷道容易在周边产生高集中应力和拉应力。稳定性最差。在一定的地应力条件下。巷道高宽比不同会在围岩中产生不同的附加应力.对巷道的稳定性产生影响。对于椭圆形巷道，当巷道的轴比f（宽度b与高度a的比值）与侧压关系λ（水平应力与垂直应力的比值）相等，即b/a=λ时，巷道最稳定；当b/a>λ时，对巷道稳定不利：当b/a<λ时，也不利于巷道的稳定。
3结论
根据不同的采矿活动，通过现场观测，对高水平应力条件下煤矿采区准备巷道复合顶板的离层过程和机理进行了研究。得出以下结论：
（1）当考虑顶板地质条件和各岩层力学特性时。现场观测数据表明，主要的离层发生在煤和泥岩。以及煤和黏土岩层的交界面上，而且主要离层都集中于巷道表面上方6m以内。而在上部砂岩中没有发现主要离层 这表明巷道顶板离层与顶板岩层的力学特性（如软弱岩层和界面）有十分密切的关系。
（2）当考虑离层过程时，从离层时间、地点、大小和扩展4个方面研究了离层的变化 发现巷道顶板的离层开始于巷道形成之时。在水平方向。所有离层均没有贯通巷道宽度，在垂直方向，离层分布于巷道顶板岩层6m以内，所对应的岩层包括煤、黏土岩带、泥岩和砂岩。
（3）当考虑采矿活动时，发现离层形成之后，其离层大小受采矿活动的影响可划分为3个阶段.即掘进阶段、掘进之后回采之前和回采阶段。在掘进阶段，巷道顶板的软弱岩层。不同岩层的界面和掘进时产生的应力集中是导致离层的主要因素。
（4）在掘进之后和回采之前，巷道顶板的离层主要是由于泥岩层和煤层受水影响及水平应力造成的。其间由于水的影响。泥岩的单轴抗压强度降低了70%。顶板岩层的塑性特征和水平应力是导致这一阶段离层继续扩展的主要因素。
（5）在回采阶段，巷道周边应力急剧增加对巷道顶板软弱岩层及不稳定界面产生影响.是导致顶板离层的主要原因
（6）在巷道形成时，离层大致均匀分布于6m深的顶板范围内，而后形成两个离层区域。
（7）当考虑水平应力时，在离层产生之前，高水平应力对顶板的下沉起着约束作用；当离层产生后，高水平应力加速了巷道顶板的弯曲和离层.甚至破坏。
（8）随着时间的推移，离层以两种不同的方式在增加，一是每处离层幅度的增加，一是离层处数的增加。相比之下，离层处数的增加远比每处离层幅度的增加要快。因此，巷道顶板的进一步不稳定主要是由于离层处数的增加，而不是每处离层幅度的增加造成的。
巷道顶板的离层一般不易被察觉，但其潜在的危害极大，且当离层量达到临界值时，下部岩层就有冒落伤人的危险。顶板离层过程的研究涉及离层时间、位置、大小及离层的扩展等。分析了离层产生的方式和各参数之间的关系，归纳了影响顶板离层的主要因素。对预报和预防顶板事故，指导安全生产具有重大意義。