厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析

厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究一、本文概述《厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究》是一篇专注于深入探索厚松散层下开采活动对覆岩及地表移动影响规律的学术论文。

本文旨在通过系统的理论分析和实证研究，揭示厚松散层地质条件下开采作业对覆岩稳定性和地表移动的影响机制，为相关领域的工程实践提供理论支撑和科学依据。

文章首先介绍了厚松散层地质条件的特性，包括其形成原因、分布规律以及对地下开采活动的潜在影响。

在此基础上，文章综述了国内外在厚松散层下开采覆岩及地表移动规律方面的研究成果和进展，指出了当前研究中存在的问题和不足。

接下来，文章通过理论分析和数值模拟方法，深入探讨了厚松散层下开采过程中覆岩的应力分布、变形特征以及破坏机制。

结合现场监测数据和实验室研究结果，对地表移动规律进行了定量分析和定性描述，揭示了地表移动与开采活动之间的内在联系。

文章提出了针对性的工程实践建议和技术措施，旨在提高厚松散层下开采作业的安全性和效率，减少覆岩失稳和地表移动对环境和人类活动的影响。

本文的研究成果对于推动相关领域的技术进步和工程实践具有重要的理论价值和现实意义。

二、厚松散层地质特性分析厚松散层是指在地表以下，由风化、侵蚀、搬运和沉积作用形成的一系列未固结的或弱固结的松散堆积物。

这些堆积物通常包括砂土、粘土、砾石等，其形成过程复杂，且地质特性各异。

在煤炭等矿产资源的开采过程中，厚松散层的存在对覆岩及地表的移动规律产生显著影响，因此对其进行详细的地质特性分析至关重要。

厚松散层的厚度和分布范围是影响开采过程中覆岩移动的关键因素。

厚松散层的厚度越大，其对上覆岩层的支撑能力越弱，开采时引起的覆岩移动范围也越大。

厚松散层的分布范围也会影响地表的移动规律，如果厚松散层分布广泛，那么开采引起的地表移动可能更加显著。

厚松散层的物质组成和物理性质也是影响其地质特性的重要因素。

不同的物质组成和物理性质会导致厚松散层在开采过程中的不同响应。

例如，砂土和粘土的物理性质差异较大，前者颗粒较大，透水性较好，后者颗粒较小，透水性较差。

采场覆岩结构与顶板破断规律说到采场覆岩结构和顶板破断规律，你可能会想，“这到底是啥？”别急，咱慢慢聊。

其实啊，采场这个词听起来有点像是个工地的专业术语，其实就是咱们平常说的矿井，或者矿场。

而覆岩结构就是矿井上面那些岩石层，顶板破断规律呢，就是这些岩石是怎么破裂的，什么时候破裂，破裂后会发生什么。

这些都关系着矿工的安全和矿井的稳定性，听起来有点吓人，但其实弄明白了，不难理解。

我们从岩层说起。

你可别小瞧了这些岩石，它们就像一堆老实巴交的守门员，静静地待在上面，照顾着下面的矿井。

它们的结构有时候很简单，像一块块平铺的砖头；有时候复杂得像拼图，层层叠叠，错综复杂。

矿井上面的这些岩层，就是我们所说的覆岩，它们的稳定性直接决定了矿井的安全。

如果这些岩石出问题了，顶板塌了，矿工就得面临巨大的风险。

所以我们得好好研究这些岩层的“脾气”，看看它们什么时候会“翻脸”。

说说顶板的破断规律。

你想想，如果这些岩石层就像个盖子一样压在矿井上，时间一长，压力大了，岩层就可能会裂开，或者直接崩塌。

矿井的顶板一旦破裂，就好比是顶上的“天塌了”，下面的矿工怎么办？说白了，顶板破断规律就是研究岩石什么时候、怎么裂开，裂开之后又会怎样。

它其实是一个非常复杂的过程，不仅仅和岩层的性质有关，还和地下的压力、温度等等多种因素有关系。

就像你去登山，山路很陡，气候变化无常，踩错一步，就有可能摔个大跟头。

再说说，为什么要搞清楚这个规律。

矿井地下那么深，光靠经验和直觉，谁敢轻易冒险？得有科学依据，有了这些规律的研究，我们才能预测出哪些地方容易发生崩塌，哪些地方比较安全。

换句话说，就是要有个“预警系统”，提前知道哪里可能出问题。

想象一下，如果你在玩一个迷宫游戏，提前知道有个地方有陷阱，当然能避开，避免掉进坑里。

所以，研究顶板破断规律就像是给矿井加个安全网，能最大程度保护矿工的生命安全。

顶板破裂的原因可不止是岩层问题，还有一个因素就是咱们的采矿方式。

矿工们开采时，往往会不小心扰动到岩层的稳定性。

对淮南巨厚松散层含水层下提高回采上限的探讨杨洋【期刊名称】《《江西煤炭科技》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P43-46)【关键词】煤层露头; 覆岩类型; 两带高度; 防水煤柱【作者】杨洋【作者单位】安徽省煤田地质局第一勘探队安徽淮南 232052【正文语种】中文【中图分类】TD823.83南煤田煤系地层隐伏于巨厚松散层之下，松散层底部常赋存中等至强富水的含水层，为保障开采安全，淮南矿区主要采取留设防水(砂)煤柱的方法。

据初步估算，仅淮南煤田潘谢矿区留设的防水煤柱压煤量多达10亿多吨。

本文基于顾桥煤矿北二采区的地质工作，分析承压松散层含水层下覆岩破坏特征，查明工作面“两带”发育高度，对提高煤层回采上限，解放呆滞煤量和煤层安全开采，都有重大的现实意义和经济价值。

推而广之，对其他矿井也有一定参考意义。

1 区域新生界含、隔水层划分淮南煤田位于安徽省中北部，地层属华北板块最南端。

淮南煤田地貌除南部边缘及北部唐集镇和上窑镇附近基岩出露外，全区均为巨厚新生界松散层所覆盖。

淮南煤田第四系的分界标志十分清晰，且相对稳定，新生界松散层自上而下可划分为上含上段、上段隔、上含下段、上隔、中含上段、中含下段、中隔、下含、下隔和红层等10个含、隔水层（组）（见图1）。

2 研究区概况2.1 地质特征图1 淮南煤田含隔水层划分顾桥煤矿行政区划隶属安徽省淮南市凤台县顾桥镇管辖。

矿区面积约91.8829km2。

矿井煤系地层被巨厚松散层所覆盖，总体分布形态呈西北高、东南低的趋势。

底部有古近系砾石层(“红层”),呈片状分布在风化基岩上。

新生界自上而下发育有10个含、隔水层（组）。

研究区新生界厚469.85～524.76 m，基岩面总体趋势由西北向东南抬高，东南有一古地形隆起（见图2）。

图2 北二采区基岩面标高等值线2.2 煤层井田煤系地层主要为二叠纪，厚度平均约724 m，划分为7个含煤段，含煤层数达30余层。

水体下开采覆岩破断及裂隙演化规律许国胜;李回贵;关金锋【摘要】鉴于水体下开采采动裂隙发育规律对井下安全性评价的重要作用,以水库下综放开采为工程背景,采用关键层理论、组合岩梁理论,并采用相似模拟物理试验手段,研究了覆岩的破断规律,以及在覆岩组合岩层及关键层破断过程中,岩层垂直位移、导水断裂带发育高度以及覆岩裂隙网络的演化规律.研究结果表明:主关键层垮落前后,观测线采空区中部测点的下沉曲线斜率较大,岩层垂直方向上下沉剧烈;导水断裂带发育高度曲线随着覆岩岩层组合周期性垮落呈现出台阶跃升,且两台阶的间距即为覆岩的周期垮落步距;当主关键层垮落后,覆岩导水断裂带发育高度稳定,导水断裂带顶界位于亚关键层Ⅱ下部.裂隙网络的富集区主要集中在前后煤壁,且靠近开切眼侧裂隙区裂隙密度大于停采线侧裂隙密度,由于采空区中部破断岩层在上覆载荷的作用下裂隙压实闭合,造成模型裂隙密度曲线呈偏态"马鞍"状.%In view of the important role of fracture development laws in safety evaluation during coal seam mining under the water body, based on the engineering background of full-mechanized caving mining under the reservoir, by the key strata theory, the combined rock beam theory, and similar physical simulation test method, we studied the breaking laws of overburden rock and the vertical displacement of rock strata, the development height of water conducting fractured zone and the evolution laws of overlying fissure network in the process of rock forming and critical layer breaking. The research result shows that: before and after the collapse of the main key stratum, the subsidence curve slope of observation points in the middle position of gob is larger, and the overburden stratum sinks in thevertical direction shapely; water conducting fractured zone height curve steps up with the periodic rupturing of combimed rock beams, and two steps spacing is the cycle of overburden rock rupture step distance; after the main key stratum breaking down, overburden rock water conducting fractured zone finally reaches the bottom of the inferior key stratum Ⅱ. Fracture network enrichment region mainly focused on the front and rear coal walls, and the fracture density in the crack area near the open-cut hole is greater than that in the lateral fissure of the stop line. Due to the fracture compaction of the fractured rock strata in the middle of the goaf, the fracture density curve of the model is skewed to the"saddle".【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)004【总页数】5页(P42-45,49)【关键词】导水断裂带;裂隙演化;组合岩梁;关键层理论;相似模拟试验【作者】许国胜;李回贵;关金锋【作者单位】贵州工程应用技术学院矿业工程学院,贵州毕节 551700;贵州工程应用技术学院矿业工程学院,贵州毕节 551700;贵州工程应用技术学院矿业工程学院,贵州毕节 551700【正文语种】中文【中图分类】TD741煤岩体在原始沉积环境下，虽然具有原生裂隙，但是在未受采动影响的情况下，处于原岩平衡状态。

厚松散层下多煤层重复开采地表移动规律蒯洋;刘辉;朱晓峻;郑刘根;陈永春【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2018(046)002【摘要】为了研究厚松散层下多煤层重复开采对地表移动的影响,结合淮南矿区地质采矿条件,在分析顾桥煤矿重复开采地表移动规律的基础上,运用FLAC3D软件建立数值模拟模型,研究了重复开采地表变形规律,并建立了地表变形参数与采动次数之间的关系模型.研究表明:厚松散层下首次开采时地表下沉系数大于1,随着采动次数的增加,松散层逐渐被压实,地表下沉系数呈现线性增大的趋势,但3次开采后松散层已经压实,下沉系数趋于稳定,不再随采动次数增加而增大;达充分采动后,地表移动盆地范围不再增大,但受到采深增大的影响,主要影响角正切、边界角与采动次数之间均呈线性增大关系.该成果为研究厚松散层重复开采地表移动规律提供了理论依据和技术参考.【总页数】7页(P130-136)【作者】蒯洋;刘辉;朱晓峻;郑刘根;陈永春【作者单位】安徽大学资源与环境工程学院矿山环境修复与湿地生态安全协同创新中心,安徽合肥 230601;安徽大学资源与环境工程学院矿山环境修复与湿地生态安全协同创新中心,安徽合肥 230601;河北工程大学矿业与测绘学院,河北邯郸056038;安徽大学资源与环境工程学院矿山环境修复与湿地生态安全协同创新中心,安徽合肥 230601;安徽大学资源与环境工程学院矿山环境修复与湿地生态安全协同创新中心,安徽合肥 230601;平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TD167;X141【相关文献】1.巨厚松散层下煤层开采地表移动规律研究 [J], 陈才贤;苏静;赵忠义2.霍尔辛赫煤矿厚松散层下开采地表移动规律研究 [J], 申秀颀;张军鹏;邹友平;田锦州3.厚松散层下矸石充填开采地表移动规律研究 [J], 王启春;郭广礼;查剑锋;肖勇4.巨厚松散层下条带开采地表移动规律分析 [J], 柏杏丽;李皓5.巨厚松散层下深部宽条带开采地表移动规律 [J], 刘义新;戴华阳;郭文兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理是指在有岩层厚度大于14m而结构状态较松散的情况下，采用综放采矿（全围封闭采掘）开采方式时，发生的地表沉陷规律及其影响控制因素。

由于采掘深度较大，岩土结构变形容易引起采掘边坡失稳，造成采掘工作面安全隐患。

同时，综放采矿会使岩层的内部及地表发生重要的应力变化，引起大范围的地表沉陷。

由此可见，采矿工作面的安全状况及地表沉陷规律与机理密切相关，是衡量采掘安全性和可持续性的重要指标，其认识和掌握对于正确判断采掘条件，科学安全可靠地开展采掘工作，预测和控制地表沉陷的总运动趋势，有着重要的意义。

针对厚松散层条件下的采掘作业，采掘方式、开采深度、顶底板稠度、应力参数等是影响地表沉陷的重要因素。

采掘方式主要有综放开采和灭顶渣矿法两种。

综放开采是采掘全孔掘，即围封采掘，采掘深度较大，能够最大限度地获得矿体资源；而灭顶渣矿法则主要应用于多次采掘，采掘深度较小，开采速度较快，不影响中上层结构的安全性。

开采深度主要受压力变化的影响，开采深度越深，压力变化越多，从而影响地表沉陷的程度也越大。

顶底板稠度是另一重要影响因素，顶底板稠度越大，它们参与支撑结构的能力越强，从而能够支撑较大的采掘应力，减小采掘工作面形成的沉陷。

应力参数一般指地表采掘工作面上的有效应力和应变，其对煤层采掘工作面的地表沉陷规律表现出重要的影响，因此需在采掘进行中不断监测数据，以准确分析和控制采掘工作面的地表沉陷规律与机理。

综上所述，厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理受多种因素影响，如采掘方式、开采深度、顶底板稠度和应力参数等，在此情况下，对于采掘工作面的安全性及地表沉陷的规律需加以充分的认识和掌握，同时还需注意应力参数的不断变化及其对地表沉陷的影响，以此来控制和安全保障采掘工作的开展。

6 采动破坏规律及底板水害威胁程度6.1 顶板冒裂带高度计算6.1.1 理论基础1）覆岩遭受破坏的根本原因煤层开采后形成的采场空间，会引起围岩的原始应力变化，当围岩所承受的应力超过它的极限强度时，就会发生位移、开裂、断裂、直至破碎冒落。

因此，采场空间的存在，是覆岩产生破坏的根本原因。

（1）破坏性采动影响和非破坏性采动影响采后覆岩大面积缓慢整体移动或下沉，一般不产生连通性的导水裂隙，岩层的原始渗透性不发生明显的变化，属于非破坏性采动影响。

如果覆岩在发生变形、位移过程中伴有开裂、破碎、脱落使岩层原有的导水、隔水性能改变，就属于破坏性采动影响。

根据破坏程度和形式不同，破坏性采动影响分为冒落性和开裂性两种。

冒落性破坏是指覆岩在采动影响下，由于离层、断裂、破碎等，使一部分煤岩块从母体上脱落、自由地堆积在采空区内的现象，它对上覆水体或井巷的破坏是十分严重的。

开裂性破坏是指覆岩在采动影响下，只发生离层、开裂或错动，而不发生煤岩块脱落和“抽冒”，它虽然增加了岩层的导水性，但基本不破坏岩层的原有产状。

（2）规律性采动破坏和非规律性采动破坏以长壁工作面为代表的大面积均匀采煤，造成采高大致相同的采出空间，它的采动影响在垂直剖面上是以采场为中心，以顶底板及煤壁为起点向四周扩展，并逐渐减弱或消失的，因而它具有一定的分带性，并且比较有规律，故称为规律性采动破坏。

与之相反，以落垛、托煤顶等采煤方法为代表的采场，采高很不均匀，常常由于局部采高超出煤层而向上“抽冒”，采出空间很不规律，覆岩的采动破坏在垂直剖面上不具备分带性，没有规律可循，称为非规律性采动破坏。

2）覆岩采动破坏的分带性在正常条件下，根据覆岩采动破坏程度及其次生的透水、透砂能力，从开采煤层的顶板开始，由下而上大致可划分为三个不同的破坏影响带，即：冒落带、裂隙带和弯曲带。

（1）冒落带采煤工作面放顶后，顶板发生逐层冒落，直到冒落矸石接触上覆岩层，此冒落破坏范围为冒落带。

采动覆岩破坏特征及其应用研究采动覆岩破坏是指由于开采活动引起的上覆岩层发生垮塌、沉降、裂缝等特征的现象。

这种现象在矿山开采、地铁建设等工程领域中具有广泛的应用价值。

本文旨在探讨采动覆岩破坏的特征、机理及其在工程实践中的应用，以期为相关领域的工程实践提供理论支持。

采动覆岩破坏的特征主要包括覆岩垮塌、沉降和裂缝。

这些特征的产生与开采活动对上覆岩层的应力变化和岩体性质密切相关。

覆岩垮塌：开采过程中，上覆岩层失去支撑，使得岩体产生重力垮塌。

这种现象可能会导致岩体结构破坏，产生大量碎屑，甚至引发灾害性事故。

沉降：开采活动引起上覆岩层应力重新分布，导致岩体向下沉降。

沉降过程中，可能会引发地下水涌入、地面塌陷等问题，对工程设施和地面建筑产生不利影响。

裂缝：开采活动使上覆岩层承受较大应力，导致岩体产生裂缝。

裂缝的产生会降低岩体的整体强度和稳定性，可能会引发突水、瓦斯泄漏等安全问题。

采动覆岩破坏特征在工程实践中有广泛的应用。

下面以矿山开采和地铁建设为例进行探讨。

矿山开采：在矿山开采过程中，采动覆岩破坏特征可用于评估采场顶板的安全性。

通过观察覆岩垮塌、沉降和裂缝等特征，可以预测采场顶板的稳定性和可能的破坏模式。

在开采设计中，也可以根据采动覆岩破坏特征对采场结构进行优化，以降低安全风险。

地铁建设：在地铁建设中，采动覆岩破坏特征可用于评估地铁隧道施工对周边环境的影响。

通过研究覆岩垮塌、沉降和裂缝等特征，可以预测地铁隧道施工可能引发的地表移动和变形，从而采取相应措施降低对周边环境的影响。

在地铁线路规划时，也可以考虑利用采动覆岩破坏特征优化隧道设计方案。

以某矿山为例，该矿山在开采过程中出现了严重的采动覆岩破坏问题。

通过观察和分析，发现该矿山的采场顶板稳定性较差，容易发生垮塌和沉降。

为了解决这一问题，采取了以下措施：增强采场顶板支撑：在采场设置支撑架和钢筋网，对顶板进行加固，以增强其稳定性。

优化开采设计方案：根据采动覆岩破坏特征，优化开采设计方案，减小对顶板的应力影响。

综采重复开采的覆岩破坏规律
综采重复开采的覆岩破坏规律主要包括以下几个方面：
1. 层理破坏规律：覆岩由于地质构造和沉积环境等原因，会形成一定的层理结构，其物理力学性质存在一定差异。

在综采过程中，当矿石层受到采动影响时，沿层理面可能发生滑移破坏，导致矿石层片断化。

层理破坏一般以脆性断裂为主，破坏面呈平行或近平行状。

2. 石灰岩溶蚀破坏规律：在综采作业中，当覆岩中存在石灰岩等易溶解的岩石时，地下水可能会对其产生溶蚀作用，导致覆岩破坏。

石灰岩溶蚀破坏一般以溶孔、溶洞和溶缝等形式出现，破坏面呈不规则形状。

3. 煤与岩层相互作用破坏规律：综采作业中，矿石层与覆岩之间存在相互作用关系，煤与岩层的相互作用可能导致覆岩破碎和沉陷等现象。

比如煤层底部和覆岩之间的冲击、压力、剪切等作用可能导致覆岩的破坏和变形。

4. 动力破碎效应：综采作业中，机械设备的振动和敲击作用会引起覆岩的破碎和破坏。

特别是对于破碎易的覆岩岩石，其破碎面呈散乱分布，可根据破碎程度来判断覆岩的破坏情况。

综采重复开采的覆岩破坏规律受多种因素的影响，如地质条件、开采方法、煤层厚度和岩石性质等，因此具体规律可能因地而异。

在实际综采工程中，应根据具体情况采取相应的工程措施，以减少覆岩破坏对开采的影响。

厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律
矿区综放开采是一种针对厚松散层矿区的安全开采方法，它可以把矿藏的资源有效的开采出来，而不会造成矿井顶板和围岩的不稳定，损害到矿工和矿山的安全。

综放开采因为更具安全性受到越来越多的人的青睐。

不过，综放开采也会造成矿区地表的移动变形，利用新技术分析矿井变形能力，是综放开采安全靠谱性评价核心之一。

在厚松散层矿区综放开采能够有效避免围岩的破坏，但是并不能完全避免地表的移动变形。

首先，厚松散层矿区地表被挖掘后会出现上山滑动。

矿区地表被挖掘后，围岩原本支撑地表的压力受到缓解，部分原本支撑地表的位移条件发生了变化，一些地表会出现上山滑动的现象。

其次，由于矿井下沉，围矿弹性变形会约束矿井回采部分地表的变形，产生以回采对称轴为轴向的变形。

下沉部分地表周围地面会发生边向和轴向变形，出现局部凹陷或凸起的情况，可能存在椭圆、圆锥和级锥形的凹凸变形。

此外，矿井的变形会影响围岩的稳定性，如果地表移动变形的局部是围岩的陷落、裂缝或破坏，会造成矿井和围岩的稳定状况发生变化，使得矿井的安全性面临威胁。

有效的建立矿井变形的预测模型，加强矿区地表变形的监测，是防止矿区地表变形发生危害的重要措施。

同时，在开采区域应当根据地表变形及围岩稳定性调整开采措施，一定程度缓解地表变形对矿井安全的危害。

总之，厚松散层矿区综放开采一方面可以节省围岩支护的费用，增加地表变形的有效协调控制，另一方面也要加强矿区地表变形的监测和控制，以避免发生安全问题。

含水松散层下煤层开采覆岩破坏规律的数值模拟研究
随着沿海城市的日益火热，煤炭的开采也变得更加重要。

含水松散层下的煤层开采，开采的时候可能会出现覆岩的破坏现象。

而覆岩的破坏规律是影响煤层开采的关键，因此数值模拟研究覆岩的破坏规律就显得尤为重要。

首先，我们来介绍覆岩的破坏情况及其影响因素。

覆岩的破坏受环境温度、压力、覆岩厚度及破坏类型等多种因素的影响，其中温度、压力最为重要。

在煤层开采时，高压有利于煤炭的脆性，更容易破裂;而高温对覆岩的影响更加显著，其可增强覆岩的稳定性，减少破坏扩散，从而影响煤炭的开采。

其次，介绍数值模拟研究的方法。

数字模拟研究可以把不同的环境参数和覆岩厚度、破坏类型等多种参数加以综合考虑，通过模拟图像来预测覆岩的破坏规律，从而更好地对煤层开采造成的破坏有所掌握。

数字模拟技术也可以用于分析覆岩的压缩、抗剪、断裂等力学性质。

这些信息可以有效地反映覆岩的强度，并可以为下一步的操作提供参考。

最后，我们来看一下数值模拟的应用。

数值模拟的结果可以为含水松散层下煤层开采提供重要参考信息，为研究者提供实践指导。

如分析煤层开采时可能出现的覆岩破坏规律，可以给出有效的破绽补救措施，使煤层开采更加安全、顺利。

综上所述，通过数值模拟研究含水松散层下煤层开采覆岩破坏规
律，可以更好地对煤层开采造成的破坏有所了解，为煤层开采提供有效的参考和实践指导，保证煤炭的安全开采。

第24卷第8期岩石力学与工程学报V ol.24 No.8 2005年4月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April，2005采场覆岩厚关键层破断与冒落规律分析缪协兴，陈荣华，浦海，钱鸣高(中国矿业大学理学院，江苏徐州 221008)摘要：具有良好分层性的采场覆岩破断规律已被基本掌握，但对于厚关键层(特厚层砂岩老顶)覆岩的采场矿压规律还需深入研究。

运用岩体破裂过程分析系统，结合某矿区实际覆岩构造特征，分析了具有厚关键层的采场覆岩的破断与冒落规律。

研究表明：厚关键层的破断、垮落规律与长梁(或薄板)矿压理论存在根本差异，其初次破断与冒落形态为拱形，周期破断与冒落呈不等长的短块状。

厚关键层来压具有多样性和随机性，不同形式的采场来压对支架的作用不同，大块滑落失稳对采场支架的威胁最大，对采场矿压控制提出了严峻的挑战。

该研究成果为实际采矿设计与矿压控制提供了理论依据。

关键词：采矿工程；厚关键层；关键层理论；破断分析；采场矿压中图分类号：TV 641.2 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)08–1289–07ANALYSIS OF BREAKAGE AND COLLAPSE OFTHICK KEY STRATA AROUND COAL FACEMIAO Xie-xing，CHEN Rong-hua，PU Hai，QIAN Ming-gao(School of Science，China University of Mining and Technology，Xuzhou221008，China)Abstract：The regular behavior of weighting and caving of well-layered strata around coal face，with many thin overlying layers，is studied，and the rock pressure caused by the caving is relatively easy to control. But the caving and rock pressure of very thick sand overlying strata，the thick key strata，is very complicated and needs further study. The breakage and collapse of thick key strata(super thick roof of sand rock ) around coal face，with real geological conditions from a coal mine borehole columnar section，is studied by a computer grogram，rock fracture process analysis(RFPA). The results show that there are basic differences of the breakage and collapse between thick key strata and thin strata (or long beams). The shape of the first breakage and collapse of thick key strata is an arch，and the periodic breakage and collapse is in short blocks with different lengths. The roof of thick key strata weights stochastically，and the effects on the coal face support are different. The sliding of large blocks，which is the most dangerous of rock weighting to the support observed in this paper，is a new and severe challenge to the rock pressure control. The results can provide theoretical reference for mining design and strata control.Key words：mining engineering；thick key strata；key strata theory；breakage analysis；rock pressure around coal face收稿日期：2003–07–19；修回日期：2003–09–17基金项目：国家杰出青年科学基金项目(50225414)；国家自然科学基金重大项目(50490270)；博士点基金项目(20010290003)作者简介：缪协兴(1960–)，男，博士，1993年于中国矿业大学(北京)工程力学专业获博士学位，现任教授，主要从事岩石力学与工程方面的教学与研究工作。

煤矿覆岩破坏规律与水体下开采技术（摘要）煤炭科学研究总院文学宽2008年9月18日一、覆岩破坏规律研究的目的采掘工作面支护参数及井巷煤柱的合理留设；近水体煤层开采的可行性评价及开采上限的合理确定；煤层群上行开采的可能性和安全性评价；高瓦斯、易自燃近距离煤层开采防灭火措施的制定；“双突”矿井瓦斯预抽范围及解放层的选取；采矿权重叠矿井安全评价。

二、覆岩破坏的研究简史覆岩破坏的研究只有近百年的历史。

前苏联、德国、利比亚、中国等国学者均进行了研究。

近年来，由于研究方法、计算机的广泛和实测手段的应用，使覆岩破坏的研究进入了一个新的发展阶段，但由于覆岩的复杂性、现场实测条件的限制，至今未形成系统的理论。

目前应用比较广泛的理论或假说：拱形垮落理论：悬梁（或悬板）垮落理论：垮落岩块碎胀充填理论：垮落岩块铰接理论：予成裂隙假说：三、覆岩破坏与采动影响采动影响引起覆岩移动变形和破坏采动影响是指回采引起的围岩活动现象及造成的种种损害，包括：采动后岩层（岩体）和地表的应力变化；采动后岩层（岩体）和地表整体性移动；采动后岩层（岩体）和地表垮落开裂性破坏。

采场采动影响的分布特征:在采用长壁全部垮落采煤法的情况下，采空区顶、底板岩层及所采煤层本身中的采动影响，按其性质及程度可分为三个区带，即：应力微变化区；微小变形与移动区；开裂垮落性破坏区。

以上这三个区带的范围大小主要受采厚、倾角、岩性、地层结构等影响。

下面以中等硬度岩（煤）层为例，说明采场采动影响的分布特征：1、覆岩切冒型破坏破坏形态：既不像有规律的“三带”型破坏，又不象非均衡破坏那样逐渐向上抽冒，而是突然一次性的由煤层顶板直达地表。

垮落下来的岩块与未垮落岩体之间的裂隙形如刀切。

破坏特点：垮落岩体呈反漏斗形状；单次垮落的面积大；垮落范围小于开采范围；地表下沉均匀，周边裂隙宽度达0.5m，深不见底。

产生条件：覆岩整体性强，坚硬难冒，如大同矿区单向抗压强度80-200MPa。

厚松散含水层下采场结构对覆岩破坏规律影响机制研究本文通过实验室分析、理论分析、相似材料模拟与数值模拟试验等多种研究手段,在掌握四含的富水性及沉积特征的基础上,系统地对朱仙庄煤矿厚松散含水层下开采不同采场结构对覆岩的力学特征的影响及其覆岩破坏、运移规律做了深入的研究。

其主要工作有：1.根据现场调研、室内分析数据测试结果,对厚松散层含水层的富水性及沉积特征进行了充分研究,结果表明：松散层第四含水层为弱～极弱含水层,覆盖在煤系地层之上的含粘性土砂砾层,具有砂砾成分含量低,泥质成分较高的特征,对留设防砂煤柱起到了良好的阻隔效果。

2.在特定基岩厚度下,采用相似材料模拟和FLAC3D数值模拟不同厚度对覆岩移动破坏影响规律研究,结果表明：厚松散含水层下一次性采全厚综放开采时,垮落带高度为27m 左右,触及到含水层,有突水的威胁；采取间歇式分层开采时,工作面可以安全回采。

3.在特定基岩厚度下,采用相似材料模拟和FLAC3D数值模拟不同工作面长度对覆岩移动破坏影响规律研究,结果表明：随工作面长度的增加,两带高度呈非线性增长趋势。

上分层开采时,工作面长度在110m范围内,冒落带高度增加趋势缓慢,当工作面长度大于110m时,覆岩破坏情况严重,冒落带高度增加趋势变大,因此,上分层开采工作面长度不宜超过110m；下分层开采时,工作面长度在120m 范围内,冒落带高度增加趋势缓慢,当工作面长度大于120m时,冒落带高度增加趋势变大,因此,下分层工作面长度不宜超过120m。

在上述研究的基础上,将864工作面进行间歇式分层开采,上分层为3m,下分层为6m,上分层工作面长度为110m、下分层工作面长度为120m进行回采。

同时建立特定基岩厚度条件下支架—围岩力学模型,对工作面合理工作阻力进行预测,为支架选型和工作阻力参数确定提供了依据。

研究成果对该矿及两淮矿区以后在厚松散含水层下特厚煤层相似条件的开采有一定的借鉴意义。

厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理厚松散层地质结构特殊，对于矿山开采给环境带来深远的影响，而厚松散层矿山开采地表沉陷的规律和机理也被广泛研究。

一、厚松散层条件下的地表沉陷厚松散层地质结构特殊，具有大面积厚度和强度中等的岩溶层、构造活动多、支向结构较脆弱、受地下水消蚀较强等特点，在某些条件下，易发生地表沉陷现象。

而厚松散层矿山开采所产生的地表沉陷，也对当地环境极具影响。

为了防止矿山开采对环境造成影响，开发地表沉陷规律和机理成为研究重点。

而厚松散层矿山开采地表沉陷有两种：开拓开采沉陷和填陷沉陷。

二、厚松散层开拓开采沉陷厚松散层的开拓开采沉陷可以归纳为地面变形、岩溶地下水涨潮、岩溶层可溶性物质消蚀等多种机理。

1、地面变形：厚松散层的开采过程中，需要剥蚀岩溶层，造成地面变形，起到抛掷作用，影响到岩层上下和旁边的地层，从而有可能产生地表沉陷。

2、岩溶地下水涨潮：厚松散层的开采过程中，当开采导致岩溶层改变原来的地下气体和水流的自然路径，岩溶地下水涨潮的现象也就可能发生，从而导致地表沉陷。

3、岩溶层可溶性物质消蚀：在厚松散层开采过程中，无论是拆除顶板、脚板，还是衬砌拆矿等过程都可能造成岩溶层阻断或者改变原来的水文情况，对岩溶层可溶性物质进行消蚀，从而可能产生地表沉陷。

三、厚松散层填陷沉陷厚松散层的填陷沉陷包括填料消滞、填料液化、填料外溢等机理。

1、填料消滞：厚松散层的开采后，为了防止坍塌和井眼淹没，则常需要将残留的破碎矿石当作填料进行填埋，但填料在减少残留空隙的过程中会出现消滞，从而可能产生地表沉陷。

2、填料液化：当填料太多或者受到地下水的影响，则会出现填料液化，使填料失去其结构，从而可能发生地表沉陷。

3、填料外溢：厚松散层开采后填料超容现象也是可能发生地表沉陷的原因，当填料容量使用不当，则可能出现填料外溢，从而使地表下沉。

四、防治厚松散层开采地表沉陷为了防止厚松散层开采地表沉陷，应采取以下措施：1、科学开采：在厚松散层的开采过程中，应当遵循科学原则，精确拆除岩溶层，避免引起岩溶层变形、岩溶地下水涨潮等不良现象，从而防止出现地表沉陷。