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矿山压力与岩层控制——采场岩层移动与控制主讲：李成伟采场岩层移动与控制C ONTENTS 第七章岩层移动引起的采动损害概述1岩层控制的关键层理论2上覆岩层移动规律3工作面底板破坏与突水4岩层移动控制技术5一、岩层移动引起的采动损害概述我国煤矿90%以上是井工垮落法开采。
垮落法采煤，开采以后必然引起岩体向采空区移动，将造成采动损害及相关问题，主要表现为：（1）形成矿山压力显现，引起采场和巷道围岩变形、垮落和来压，需对采取支护措施维护采场与巷道的生产安全。
（2）形成采动裂隙，引起周围煤岩体中的水和瓦斯的流动，导致井下瓦斯与突水事故，需要对此进行控制和利用。
1.煤层开采产生的相关问题一、岩层移动引起的采动损害概述（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷盆地内大量积水，农田无法耕种村庄被迫搬迁，引发一系列环境、经济和社会问题。
（4）由于开采对围岩的破坏，为了保护矿井生产安全，需要留设大量的煤柱，我国煤炭采出率低。
一、岩层移动引起的采动损害概述2.煤矿绿色开采理念2016年3月，国家发改委、国家能源局联合印发2016-2030能源技术革命创新行动计划；在煤炭无害化开采技术创新方面提出绿色开发与生态矿山建设，重点在绿色高效充填开采、绿色高效分选、采动损伤监测与控制、采动塌陷区治理与利用、保水开采、矿井水综合利用及深度净化处理、生态环境治理等方面开展研发与攻关。
煤炭开采岩层移动排 放 水地表塌陷土地与建筑物损害瓦斯事故排放瓦斯污染环境地下水资源流失与突水事故煤与瓦斯共 采保水开采充填开采排放矸石煤巷支护矸石井下处 理煤炭地下气 化占用农田污染环境绿色开采●“高效安全、高采出率、环境协调”绿色开采技术体系膏体材料充填超高水材料充填矸石干式充填一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用被保护层组保护层地面钻井071421283504080120160200时间/d 抽采量/m 3/m i n20406080100抽采浓度/%抽采瓦斯量抽采瓦斯浓度远距离保护层开采（100～110m ）地面钻井抽采法一、岩层移动引起的采动损害概述一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用压缩转运✓瓦斯发电✓瓦斯罐装利用一、岩层移动引起的采动损害概述●煤炭地下气化煤炭地下气化是指其不将煤炭采出地面，而将其在地下直接气化，即将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为可燃气体的技术。
煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用煤矿地表移动与覆岩破坏是煤矿开采过程中不可避免的问题，对煤矿生产和安全造成了很大的影响。
因此，研究煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用具有重要的理论和实践意义。
一、煤矿地表移动规律煤矿地表移动是指在煤矿开采过程中，由于煤层采空引起的地表下沉和变形。
煤矿地表移动的规律主要受到以下因素的影响：1. 煤层厚度和倾角：煤层厚度和倾角越大，地表移动越明显。
2. 采煤方法：不同的采煤方法对地表移动的影响也不同。
如采用长壁采煤法，地表移动范围较大；采用短壁采煤法，地表移动范围较小。
3. 采煤深度：采煤深度越深，地表移动越大。
4. 煤层岩性：煤层岩性越硬，地表移动越小。
二、煤矿覆岩破坏规律煤矿覆岩破坏是指在煤矿开采过程中，由于煤层采空引起的覆岩破坏。
煤矿覆岩破坏的规律主要受到以下因素的影响：1. 覆岩厚度和倾角：覆岩厚度和倾角越大，覆岩破坏越明显。
2. 采煤方法：不同的采煤方法对覆岩破坏的影响也不同。
如采用长壁采煤法，覆岩破坏范围较大；采用短壁采煤法，覆岩破坏范围较小。
3. 采煤深度：采煤深度越深，覆岩破坏越大。
4. 覆岩岩性：覆岩岩性越软，覆岩破坏越大。
三、煤矿地表移动与覆岩破坏的应用煤矿地表移动与覆岩破坏的研究不仅有助于了解煤矿开采过程中的地质灾害，还可以为煤矿生产提供科学依据。
具体应用如下：1. 煤矿规划：在煤矿规划中，需要考虑地表移动和覆岩破坏的影响，以避免对周围环境造成不良影响。
2. 煤矿安全：煤矿地表移动和覆岩破坏会对煤矿安全造成威胁，因此需要采取相应的安全措施。
3. 煤矿开采：在煤矿开采过程中，需要根据地表移动和覆岩破坏的规律，选择合适的采煤方法和采煤深度，以减少地质灾害的发生。
总之，煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用是煤矿开采过程中的重要问题，需要加强研究，以保障煤矿生产和安全。
第三章采煤工作面上覆岩层移动规律第一节概述一、煤层顶底板岩层的构成煤层处于各种岩层的包围之中。
处于煤层之上的岩层称为煤层的顶扳；处于煤层之下的岩层称为煤层的底板。
依据顶、底板岩层离煤层的距离及对开采工作的影响程度不同，煤层的顶、底板岩层可分为：(l)伪顶。
紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层称为伪顶。
通常由炭质页岩等脆弱岩层组成，厚度一般小于0.5m，随采随冒。
(2)直接顶。
位于伪顶或煤层之上，具有肯定的稳定性，移架或回柱后能自行垮落的岩层称为直接顶。
通常由泥质页岩、页岩、砂质页岩等不稳定岩层组成，具有随回柱放顶而垮落的特征。
直接顶的厚度一般相当于冒落带内的岩层的厚度。
(3)老顶。
位于直接顶或煤层之上坚硬而难垮落的岩层称为老顶。
常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等坚硬岩石组成。
(4)直接底。
直接位于煤层下面的岩层。
如为较坚硬的岩石时，可作为采煤工作面支柱的良好支座；如为泥质页岩等松软岩层时，则常造成底臌和支柱插入底板等现象。
二、采煤工作面上覆岩层移动及其破坏在承受长壁采煤法时，随着采工作面的不断向前推动，暴露出来的上覆岩层在矿山压力的作用下，将产生变形、移动和破坏。
依据破坏状态不同，上覆岩层可划分为三个带(图3－l)。
冒落带。
指承受全部垮落法治理顶板时，采煤工作面放顶后引起的煤层直接顶的破坏范围(图3－l，Ⅰ)。
该局部岩层在采空区内已经垮落，而且越靠近煤层的岩石就越紊乱、裂开。
在采煤工作面内这局部岩层由支架临时支撑。
裂隙带。
指位于冒落带之上、弯曲带之下的岩层。
这局部岩层的特点是岩层产生垂直于层面的裂缝或断开，但仍能整齐排列(图3－l，Ⅱ)。
弯曲下沉带。
一般是指位于裂隙带之上的岩层，向上可进展到地表。
此带内的岩层将保持其整体性和层状构造(图3－l，Ⅲ)。
生产实践和争论说明，采煤工作面支架上受到的力远远小于其上覆岩层的重量。
只有接近煤层的一局部岩层的运动才会对工作面四周的支承压力和工作面支架产生明显的影响。
所谓采煤工作面矿山压力掌握，也就是对这局部岩层的掌握。
第1篇覆岩与地表移动规律第1章覆岩与地表移动规律1.1 概述各种有用的矿物赋存在地下岩体中的一定位置，与周围的岩体相接触，并保持其应力平衡状态。
地下矿物开采后，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏。
这一过程随着开采工作面的不断推进，逐渐地从采场向外、向上（顶板）扩展，直至波及到地表，引起地表下沉，形成所谓的下沉盆地(Subsidence basin)。
采动覆岩与地表移动变形的过程是开采破坏了原岩应力状态形成新的平衡的必然过程。
开采引起矿层及围岩的移动和破坏在时间及空间上是一个复杂的运动破坏过程，其特点如下：（1）从采空区至地表，覆岩破坏范围逐渐扩大、破坏强度逐渐减弱，根据覆岩破坏特征一般将其划分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，即所谓的“三带”如图1—1所示；图1—1 采动覆岩移动破坏三带分布图a－冒落带；b－裂隙带；c－弯曲下沉带（2）覆岩移动状态可划分为5个区，如图1－2所示。
其中：①垂直下移区。
该区域的岩层在重力作用下作垂直于矿层的运动。
②垂直上移区。
该区域的岩层在侧向及底板应力的作用下向上移动。
③垂直与水平移动区。
该区域的岩层在覆岩自重及水平应力的作用下，作向采空区中心方向的移动。
④底板下移区。
该区域的岩层在支撑压力的作用下，向底板卸压区移动。
⑤开采支撑压力区。
该区域的岩层要承受采空区上覆岩体重力的转移，形成开采支撑压力区，开采支撑压力区的应力值一般高达原岩应力的1.5～3.0倍。
第1章 覆岩与地表移动规律第 页2图1－2覆岩内部移动状态分布图1.2 覆岩移动破坏规律1.2.1 “三带”的形成矿层开采后，其覆岩要发生移动和破坏。
经长期的观测证实，覆岩移动和破坏具有明显的分带性，它的特征与地质、采矿等因素有关。
在采用走向长壁全部冒落法开采缓倾斜中厚矿层的条件下，只要采深达到一定深度（采深与采高之比H/m >40），覆岩的破坏和移动会出现三个代表性的部分，自下而上分别称为：冒落带(Caved zone)、裂隙带(Fractured zone)和弯曲下沉带(Continuous deformation zone)（见图1－1）。
多煤层开采覆岩移动及地表变形规律的相似模拟实验研究张志祥;张永波;赵志怀;张利民【摘要】以离石-军渡高速公路下伏康家沟煤矿采矿地质条件为原型,采用相似材料模拟实验方法,对多煤层开采引起的覆岩移动及地表变形规律进行了研究.相似模拟实验结果表明:多煤层开采条件下,随着煤层累计采厚的增加,采空区"三带"覆岩下沉量和采空区地表沉降量、地表倾斜变形、地表水平位移及地表曲率变形都呈增大趋势,采空区上覆岩体更加破碎,地表变形更加强烈.研究成果可为高速公路下伏多煤层采空区的治理设计提供依据.%Taking geological conditions of Kangjiagou coal mine under Lishi-Jundu freeway as a prototype, similar material simulation was carried out for examining the behavior of overlying rock movement and surface deformation with multi-coal seam mining. The results show that under the condition of multi-coal seam mining, with the increase of total thickness of coal seam, the overlying rock subsidence of three zones of gob and surface subsidence, surface lean deformation, surface level movement, surface curvature deformation all show an increasing tendency, the overlying rock of gob is more broken, the surface deformation is more intense. The results provide the basis for the treatment design of gob with multi-coal seam under freeway.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2011(038)004【总页数】5页(P130-134)【关键词】多煤层开采;覆岩;相似模拟;采空区;变形【作者】张志祥;张永波;赵志怀;张利民【作者单位】太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;山西省交通设计研究院,太原,030012【正文语种】中文【中图分类】TD325.+2煤炭开采过程中产生的一系列覆岩移动及地表变形规律，受到了学者们的高度重视，如刘秀英等［1］采用相似模拟实验研究了辛置煤矿2204工作面采空区覆岩的移动规律;刘瑾等［2］进行了采深和松散层厚度对开采沉陷地表移动变形影响的数值模拟研究;孙光中等［3］采用数值模拟和相似材料模拟对巨厚煤层开采覆岩运动规律进行了研究。
采场上覆岩层运动规律1．采场上覆岩层破坏的基本形式理论与实践的研究结果表明，采场上覆岩层悬露后发展到破坏有二种运动形式：弯拉破坏和剪切破坏。
弯拉破坏的发展过程是：随采场推进，上覆岩层悬露→在重力作用下弯曲→岩层悬露达一定跨度，弯曲沉降发展到一定限度后，在伸入煤壁的端部开裂→中部开裂形成“假塑性岩梁”→当其沉降值超过“假塑性岩梁”允许沉降值时，悬露岩层即自行冒落。
岩层运动由弯曲沉降发展至破坏的力学条件是岩层中的最大弯曲拉应力达到其抗拉强度。
悬露岩层中部拉开后，是否发展至冒落，则由其下部允许运动的空间高度决定。
只有其下部允许运动的空间高度超过运动岩层的允许沉降值，岩层运动才会由弯曲沉降发展至冒落。
否则，将保持“假塑性岩梁”状态。
由此，煤层上方第n个岩层弯曲破坏发展至冒落的条件为:岩层剪（切）断破坏的发展过程是：岩层悬露后只产生不大的弯曲，悬露岩层端部开裂→在岩层中部未开裂（或开裂很小）的情况下，整体切断塌垮。
2 .采场上覆岩层在纵向上的运动发展规律2.1岩层离层发生的位置和条件采场上方悬露的岩层，可视为在均布载荷作用下的多层嵌固梁。
该岩梁弯曲沉降过程中，必然在平行于轴向的各层面（或接触面）上出现剪应力。
随采场推进，剪应力随岩梁悬跨度和外载的增加而增加，当剪应力值超过层面上（或软弱夹层的接触面上）粘结力和摩擦阻力所允许的限度时，层面或软弱夹层的接触面被剪坏。
岩层的离层随即发生。
因此，离层发生和力学条件为:式中：τ——层面（或软弱夹层接触面）的剪应力；C——层面或接触面上的粘结力；φ——层面或接触面上的磨擦角；σn——层面或接触面上的压应力。
大量理论研究和工程实践表明：（1）离层一般发生于岩层的接触面或软弱夹层上；（2）接触面的破坏，只有在相应接触面上的剪应力超限时才会发生，即悬露岩层的跨度达到极限时，离层才会发生。
（3）离层出现的位置取决于组合岩梁中各岩层的弯曲刚度和各夹层的强度。
当下部岩层弯曲刚度小，夹层（或接触面）强度低时，离层在下部发生；反之，离层可能在上部夹层中出现。
开采损害学第一章1.下沉盆地：地下矿物开采后，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏。
这一过程随着开采工作面的不断推进，逐渐地从采场向外、向上（顶板）扩展，直至波及地表，引起地表下沉，形成所谓的下沉盆地，2.覆岩破坏特征划分为：垮落带、裂隙带、弯曲下沉带，被称为“三带”3.只要采深达到一定深度（采深与采高之比H（埋深）/m（采高）>40），覆岩的破坏和移动就会自下而上出现三个代表性部分（就是三带）4.覆岩移动状态可划分为5个区：1）垂直下移区2）垂直上移区3）垂直与水平移动区4）底板下移区5）开采支撑压力区5.采动上覆岩层移动破坏的形式可概括为六种：弯曲、垮落、煤的挤出（片帮）、岩石延层面滑移、垮落岩石的下滑（或滚动）、底板岩层隆起6.地表移动破坏规律：地下开采引起的地表移动和变形大小、空间分布形态及其与地质采矿条件的关系。
从时间和空间的概念出发，一般将地表移动变形分为连续移动变形和非连续移动变形两类7.地表连续移动变形：采动在地表的反映为连续的下沉盆地。
8.地表非连续移动变形：开采后在地表出现大的裂缝、台阶下沉、塌陷坑及漏斗等形式的破坏。
9.实践观测表明，通常在采空区的长度和宽度均达到1.2H0~1.4H0的时候，地表可达到充分采动。
因而，开采工作面沿一个方向（走向或倾向）达到临界开采尺寸；而另一个方向未达到临界开采尺寸；而另一个方向未达到临界开采尺寸，这种情况也属于非充分采动。
10.充分采动的范围用充分采动角Ψ来确定。
Ψ指充分采动下沉盆地主断面上平底的边缘点与开采边界线和矿层间的夹角。
11.地表下沉盆地范围可用各种角度参数来确定：（1）边界角（2）移动角（3）裂缝角（4）最大下沉角开采达到或接近充分采动时，将移动盆地主断面上的盆地边界点和采空区边界点的连线与在采空区外侧水平线的夹角称为边界角。
在达到或接近充分采动时的移动盆地主断面上，临界变形点和采空区边界点的连线与水平线在采空区外侧的夹角称为移动角。
第1篇覆岩与地表移动规律第1章覆岩与地表移动规律1.1 概述各种有用的矿物赋存在地下岩体中的一定位置，与周围的岩体相接触，并保持其应力平衡状态。
地下矿物开采后，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏。
这一过程随着开采工作面的不断推进，逐渐地从采场向外、向上（顶板）扩展，直至波及到地表，引起地表下沉，形成所谓的下沉盆地(Subsidence basin)。
采动覆岩与地表移动变形的过程是开采破坏了原岩应力状态形成新的平衡的必然过程。
开采引起矿层及围岩的移动和破坏在时间及空间上是一个复杂的运动破坏过程，其特点如下：（1）从采空区至地表，覆岩破坏范围逐渐扩大、破坏强度逐渐减弱，根据覆岩破坏特征一般将其划分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，即所谓的“三带”如图1—1所示；图1—1 采动覆岩移动破坏三带分布图a－冒落带；b－裂隙带；c－弯曲下沉带（2）覆岩移动状态可划分为5个区，如图1－2所示。
其中：①垂直下移区。
该区域的岩层在重力作用下作垂直于矿层的运动。
②垂直上移区。
该区域的岩层在侧向及底板应力的作用下向上移动。
③垂直与水平移动区。
该区域的岩层在覆岩自重及水平应力的作用下，作向采空区中心方向的移动。
④底板下移区。
该区域的岩层在支撑压力的作用下，向底板卸压区移动。
⑤开采支撑压力区。
该区域的岩层要承受采空区上覆岩体重力的转移，形成开采支撑压力区，开采支撑压力区的应力值一般高达原岩应力的1.5～3.0倍。
第1章 覆岩与地表移动规律第 页2图1－2覆岩内部移动状态分布图1.2 覆岩移动破坏规律1.2.1 “三带”的形成矿层开采后，其覆岩要发生移动和破坏。
经长期的观测证实，覆岩移动和破坏具有明显的分带性，它的特征与地质、采矿等因素有关。
在采用走向长壁全部冒落法开采缓倾斜中厚矿层的条件下，只要采深达到一定深度（采深与采高之比H/m >40），覆岩的破坏和移动会出现三个代表性的部分，自下而上分别称为：冒落带(Caved zone)、裂隙带(Fractured zone)和弯曲下沉带(Continuous deformation zone)（见图1－1）。
1．冒落带冒落带也称垮落带，是指岩层母体失去连续性，呈不规则岩块或似层状巨块向采空区冒落的那部分岩层。
冒落带位于覆岩的最下部，紧贴矿层。
矿层采空后，上覆岩层失去平衡，由直接顶岩层开始冒落，并逐渐向上发展，直到开采空间被冒落岩块充满为止。
冒落岩块由于碎胀，体积较冒落前增大，增大比率可用碎胀系数表示，碎胀系数大小与岩性及采厚有关。
硬岩及采厚较大时，其值大，反之较小，平均约在1.2～1.6范围。
在自由堆积状态下，由于冒落岩块碎胀性而逐渐充填开采空间，导致冒落带发展到一定高度而自行停止。
表1－1给出了常见岩石的碎胀系数。
表1－1 常见岩石的碎胀系数 岩石名称碎 胀 系 数 初始碎胀系数K p 残余碎胀系数K s 砂1.06～1.15. 1.01～1.03 粘土<1.20 1.03～1.07 碎煤<1.20 1.05 粘土页岩1.40 1.10 砂质页岩1.60～1.80 1.10～1.15 硬砂岩 1.50～1.80冒落带碎落岩块在上覆岩层沉降压力下可逐渐压实，甚至部分形成再生顶板。
厚矿层分层开采时，冒落岩块受重复采动的多次破坏，岩体碎度增大，碎胀系数减小。
冒落带内岩块之间空隙多，连通性强，是水体和泥沙溃入井下的通道，也是瓦斯逸出或开采损害与环境保护第 页3 聚集的场所。
若开采控顶面积和冒落面积都大时，矿山压力呈集中显现，这是采矿工作面生产的主要威胁。
2．裂隙带裂隙带又称裂缝带。
裂隙带位于冒落带之上，具有与采空区相通的导水裂隙，但连续性未受破坏的那一部分岩层。
裂隙带的裂隙主要有两种：一种是垂直或斜交于岩层的新生张裂隙，主要是岩层向下弯曲受拉而产生，它可部分或全部穿过岩石分层，但其两侧岩体基本无相对位移而保持层状连续性；另一种是沿层面的离层裂隙，主要是因岩层间力学性质差异较大，岩层向下异步弯曲移动所致，离层裂隙要占据一定空间，致使上部覆岩地表下沉量减小。
地表下沉总量小于开采矿层厚度，除冒落岩块碎胀外，裂隙带的离层也是其中主要原因。
离层裂隙是储水和导水的通道。
裂隙带之上也有裂隙，可以间接导水和积水，但因垂直裂隙不发育，故不与下部裂隙沟通。
裂隙带的下部，垂向裂隙逐渐发育增强，离层裂隙和垂向裂隙连通，导水性明显增加，并能向下渗流至采空区，故裂隙带又称为导水裂隙带。
导水裂隙带若波及水体，可将水导入井下。
但由于裂隙宽度及途径转折限制，一般不透泥沙，特别是其上部透泥沙的可能性很小，裂隙带随开采区扩大而向上发展，当开采区扩大到一定范围时，裂隙带高度达到最大。
此时，开采区继续扩大，裂隙带高度基本上不再发展，并随着时间的推移，岩层移动趋于稳定，裂隙带上部裂缝逐渐闭合，裂隙带高度也随之降低。
一般在采空区形成两个月左右后，裂隙带发育最高。
厚矿层分层开采时，裂隙带总高度比开采一个分层大，但比一次采全高（如采用放顶煤开采）形成的裂隙带高度要小的多。
3．弯曲下沉带弯曲带又叫整体移动带，是指裂隙带顶部到地表的那部分岩层。
弯曲带基本呈整体移动，特别是带内为软弱岩层及松散土层时。
在垂直剖面上，弯曲带上下各部分下沉量差值很小。
弯曲带上部一般很少出现离层，但其下部可能出现离层。
弯曲带中的离层裂隙仅局部充水，不与导水裂隙带连通。
弯曲带上方地表一般要形成下沉盆地，盆地边缘往往出现张裂隙，其深度为3m ～5m ，一般不超过10 m ，其宽度向下渐窄，直至一定深度便闭合消失。
因此，弯曲带具有隔水保护层的作用。
以上“三带”虽各自特征明显不同，但其界面是逐渐过渡的，因而具体划分时应合理掌握。
不是在所有的开采条件下都会形成“三带”，如采用水砂充填管理顶板开采时，在覆岩中将不存在冒落带；在浅部厚矿层开采条件下，开采覆岩冒落破坏可能直达地表，此时将不存在弯曲下沉带。
1.2.2 覆岩移动破坏形式采动上覆岩层移动破坏形式，可概括为以下六种：1．弯曲这是岩层的主要移动形式。
当地下矿物采出后，上覆岩层中的各分层即开始沿岩层层面的第1章 覆岩与地表移动规律第 页4 法线方向，向采空区依次弯曲。
如果岩层在弯曲过程中所产生的拉伸变形超过了该种岩石的抗拉强度极限，则岩层内将出现裂隙乃至断裂。
因而使岩层失去连续性，但岩层仍保持其层状形式。
2．垮（冒）落矿层采出后，直接顶板岩层弯曲而产生拉伸变形。
当其拉伸变形超过岩石的允许抗拉强度时，直接顶板及其上部的部分岩层便与整体分开，碎成块度不同的岩块，无规律地充填采空区。
此时，岩层不再保持原来的层状结构。
这是岩层移动过程中最剧烈的一种形式，通常只发生在采空区直接顶板岩层中。
直接顶板岩层垮落并充填采空区后，由于破碎使其体积增大，致使其上部的岩层移动逐渐减弱。
3．煤的挤出（片帮）矿层采出后，采空区顶板岩层内出现悬空，其压力便转移到煤壁（或煤柱）上，煤壁承受的压力增加，形成增压区，煤壁在附加荷载的作用下，一部分煤被压碎，并挤向采空区，这种现象称为片帮。
由于增压区的存在，使采空区边界以外的上覆岩层和地表产生移动。
4．岩石沿层面滑移在倾斜矿层条件下，岩层的自重力方向与岩层面不垂直。
因此，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会发生沿层面方向的移动，称为滑移。
如果把岩石的自重力分解为平行和垂直于岩层层面的两个分量，就可明显地看出：随着矿层倾角的增大，垂直于岩层层面的分量将逐渐减小，而平行于层面的分量将逐渐增大。
因此，岩层倾角越大，岩石沿层面的滑移越明显。
沿层面滑移的结果，使采空区上山方向的部分岩石受拉伸，甚至被剪断，而下山方向的部分岩层受压缩。
5．垮落岩石的下滑（或滚动）矿层采出后，采空区被冒落岩块所充填。
当矿层倾角较大为下行开采时，下山部分矿层继续开采而形成新的采空区时，采空区上部垮落的岩石可能下滑（或滚动），充填新的采空区。
下滑使采空区上部的空间增大，下部的空间减小，使位于采空区上山部分的岩层和地表移动加剧，而下山部分的岩层与地表移动减小。
6．底板岩层隆起如果矿层底板岩石很软且倾角大，在矿层采出后，底板在垂直方向上减压，水平方向增压，造成底板向采空区方向隆起。
松散层的移动形式是垂直弯曲，不受矿层倾角影响。
应该指出，在某一个具体的移动过程中以上六种移动形式不一定同时出现。
1.2.3 岩层移动的典型图式根据矿层的赋存条件，可将岩层移动的形态划分为三种典型图式。
开采损害与环境保护第页5图1－3 水平矿层开采岩层移动形态图1－4 倾斜矿层开采岩层移动形态1．水平或缓倾斜矿层在水平或缓倾斜矿层条件下，岩层移动形态（图1－3）。
矿层采出后矿层上覆岩层以层状弯曲的形式移动。
这种移动一般不会因岩石的自重分力导致沿层面滑动，其条件为：'ϕα≤式中α—矿层的倾角；ϕ'—岩层中最软弱层面上的磨擦角。
2．倾斜矿层在倾斜矿层条件下的岩层移动形态（图1－4），当矿层采出后，其上覆岩层在层状弯曲的同时，伴随微小的沿层面方向的相对移动。
这种沿层面移动，将导致在采空区上山方向的岩层和地表移动范围扩大。
产生这种移动的条件为'ϕα>。
θα90-αO AB图1－5 急倾斜条件下岩层的下盘移动图1－6 急倾斜矿层开采时岩层以悬臂梁形式移动3．急倾斜矿层在急倾斜矿层条件下，岩层移动形态如图1－5、图1－6。
图1－5表明，矿层下盘（底板）发生移动，其发生的条件可近视表示为245ϕα+>︒。
式中ϕ—岩石的内摩擦角。
对于沉积岩来说，ϕ角的变化在26︒～36︒范围。
一般在矿层倾角为50︒～60︒时，矿层下第1章 覆岩与地表移动规律第 页6 盘才产生移动。
矿层下盘岩层的上部移动是沿层面的移动，而下部是沿245ϕα+> 的角度移动。
这种移动范围的大小，不但与煤岩倾角有关，而且与矿层底板各岩层的强度有关。
图1－6表明，开采急倾斜矿层时，位于移动盆地的上盘岩层是以悬臂梁弯曲形式移动。
当各分层岩层产生弯曲移动时，各分层岩层将沿弱面产生错动，由于这种错动的结果，在岩层露头处将出现台阶状移动。
1.3 地表移动破坏规律1.3.1 地表移动破坏类型地表移动破坏规律是指：地下开采引起的地表移动和变形的大小、空间分布形态及其与地质采矿条件的关系。
从时间和空间概念出发，一般将地表移动变形分为连续移动变形和非连续移动变形两大类型。
地表连续移动变形是指采动损害反映在地表为连续的下沉盆地。
在缓斜、倾斜矿床开采的条件下，当采深与采高比大于40～80，开采中采用长壁式全部垮落法管理顶板开采时；大面积矿柱式支撑法（支撑矿柱具有足够的强度和长期的稳定性）；全部或部分充填法时，采动引起地表的移动变形一般为连续分布下沉盆地。
地表非连续移动变形是指：采动损害反映在地表为地表出现大的裂缝、台阶下沉、塌陷坑及漏斗等形式的破坏。
