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公路压覆石膏芒硝矿采空区稳定性及影响评价分析◎王勇（作者单位：湖南省高速公路集团有限公司）引言：目前，我国对于资源的需要在不断的增加，开采量也越来也大，长期发展下去，我们所面临的采空区面积也在不断增加，但我国随着交通建设的不断发展和土地资源的日益稀缺，公路压覆和穿越采空区地表的现象就普遍存在，这样极有可能会存在很大的安全隐患，因此我们需要对公路压覆石膏芒硝矿采空区稳定性及影响评价分析，找到真正的影响因素，以减少地面塌陷、地压灾害等地质灾害情况发生。
一、案例基本情况概述湖南省衡山石膏矿开采区，西高东低，主巷道为南北向，开采厚度约2.5m 左右，少数矿坑采用废渣回填，主道宽2m 多，铁轨60cm，有砼支护。
路线K1+260-K3+500段，为含厚度2-4m 的泥质石膏（青石膏）层，上下为白垩系紫红色泥质粉砂岩，岩石倾向北东向70°，倾角3-5°，青石膏矿层沿岩层走向分布，倾向北东向，倾角约2-5°，石膏矿层走向与岩体走向基本一致，埋深西高东低。
桥位里程K1+900-K2+710为乡镇企业曙光石膏矿和棠兴石膏矿矿区范围，矿层及采空区埋深西高东低，倾斜开采，采空区洞高一般按2.5m 设计，实际开采洞高范围在2.5-3.5m 之间。
其中在K2+040左侧20m 出地表有塌陷（约10年前塌陷）。
其中K1+900-K2+160为尚不确定的路段，因地表存在塌陷，钻孔揭露矿层，但未揭露采空区，需进一步物探和钻探验证。
二、石膏矿采空区稳定性影响因素由于石膏矿的开采主要是以地下为主，开采的深度往往较浅，所以石膏矿山的采空区往往是地质灾害的易发地区，其地质灾害的形式表现为多方面，相关人士对各种已发的地质灾害形式进行分析研究，发现影响石膏矿采工区稳定性的因素较多，但主要是受矿柱和顶板的影响。
因为矿柱失稳会使采空区发生坍塌，顶板失稳，护顶层掉落坍塌。
对于已经得到的结论，矿柱和顶板的稳定性决定了石膏矿采空区的稳定性，所以研究石膏矿采空区稳定性就不得不对矿柱和顶板的稳定性进行研究，其实影响两者的因素较多，采空区的面积大小、矿柱的面积比率大小、矿柱的宽高比大小、采空区岩体结构、采空区开采的深度、采空区采空的时间、地下水形式等等多种因素都会对矿柱和顶板的承压产生一定的影响。
某石膏矿采空区治理方案及安全技术措施何承尧;武飞;刘允秋;霍洪岩【摘要】某石膏矿采用房柱法开采多年,导致井下遗留较多采空区,随着下部矿体继续开采,未及时处理采空区,为井下生产增加了安全隐患.通过现场勘查和资料收集的方式进行采空区调查,根据统计好的采空区数量和位置,结合矿山现有开拓工程,进行采空区治理方案比选,最终确定密闭隔离-顶板自然崩落法治理采空区,采用巷道挑顶密闭法,并提出了相应安全技术及管理措施,基本消除井下采空区隐患,保证矿山安全高效生产.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】6页(P156-161)【关键词】房柱法;采空区;密闭墙;自然崩落法;安全措施【作者】何承尧;武飞;刘允秋;霍洪岩【作者单位】浙江漓铁集团有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;天津矿山工程有限公司【正文语种】中文某石膏矿采用斜井和竖井联合开拓，目前正在使用有3条斜井，1条竖井。
矿山采用房柱法采矿，单翼对角式通风系统。
目前主要回采Ⅱ、Ⅲ矿层矿石，井下按设计划分盘区，盘区长250 m，宽60 m，高应为矿体垂直厚度，在盘区内划分矿房进行回采。
设计矿房宽8 m，留连续矿柱，矿柱宽4 m，矿房顶板护顶层厚度大于1 m。
为减小顶板暴露面积，提高围岩稳定性，矿山开采时适当减小了采场参数，实际矿房宽度为7.5 m，矿柱宽度4.5 m，矿房高度为3.5～4.0 m。
回采采用手持式煤电钻打浅孔炮眼，岩石粉状乳化炸药、导爆管雷管起爆。
矿房内采用装载机出矿。
目前主要开采-90 m以上的矿体，从2008—2016年末，共消耗矿石量561.08万t，2016年度共计消耗矿石量为110.95万t，其中，回采量为35.50万t(矿房回采量31.88万t，巷道回采量3.62万t)，回采损失量(矿柱)为75.45万t，回采率为32%，损失率为68%。
综采工作面过上覆采空区风险辨识评估报告1. 引言综采工作面过上覆采空区风险辨识评估是对矿山工作中存在的安全隐患进行分析和评估，旨在有效预防和减少事故的发生。
本文就XXX矿山综采工作面过上覆采空区的风险进行了辨识和评估，并提出相应的控制措施。
本报告将详细描述过上覆采空区的风险辨识过程、风险评估结果、控制措施和预防措施等。
2. 风险辨识过程在进行综采工作面过上覆采空区风险辨识时，我们采取了以下步骤：2.1 收集资料首先，我们收集了有关综采工作面过上覆采空区的相关资料，包括矿山地质构造图、岩层地质信息、采煤工艺流程、设备设施等。
2.2 进行现场勘察在收集资料的基础上，我们组织了一次现场勘察，全面了解了综采工作面过上覆采空区的具体情况，包括地质结构、煤层厚度、岩石性质等。
2.3 风险识别在收集资料和现场勘察的基础上，我们针对综采工作面过上覆采空区存在的潜在风险进行了识别。
根据经验和专业知识，我们列出了可能存在的风险清单。
2.4 风险评估对识别出的风险进行了评估，评估了其概率、严重程度和影响范围等。
通过量化的风险评估模型，我们确定了各项风险的等级和优先级。
3. 风险评估结果根据我们的风险评估结果，综采工作面过上覆采空区存在以下高风险：1.顶板失稳风险：由于煤层的下沉和岩层的变形，顶板可能会出现失稳现象，存在导致事故发生的风险。
2.瓦斯爆炸风险：综采工作面过上覆采空区瓦斯积聚的风险较大，一旦发生瓦斯爆炸，将对工人的安全造成严重威胁。
3.地质构造活动风险：综采工作面过上覆采空区周围的地质构造可能发生活动，导致地质灾害发生，存在较高的风险。
4. 控制措施与预防措施针对综采工作面过上覆采空区存在的高风险，我们提出以下控制措施和预防措施：1.加强顶板支护：对综采工作面过上覆采空区的顶板进行稳定支护，采用更牢固的支护材料和技术。
2.强化瓦斯管理：加强对综采工作面过上覆采空区的瓦斯监测和排放控制，确保瓦斯浓度在安全范围内。
煤矿采空区上覆构筑物地灾评价方法
陶加胜
【期刊名称】《四川地质学报》
【年(卷),期】2014(000)0z2
【摘要】近来年，随着国家对新农村建设支持力度进一步加大，对新农村建设聚
居点选址总体要求是安全、方便、整洁。
本着方便当地村民的原则，对于川东北地区有较多煤矿分布地，不可避免在煤矿采空区上面修建构筑物，然而当地政府管理人员及村民，对构筑物建在采空区之上心存疑虑。
那如何评价采空区上覆建筑物安全性，本次参照《南江县红岩乡红寨村新农村集居点建设用地地质灾害危险性评估》进行阐述，为评价采空区上覆建筑物安全性提供参考。
【总页数】5页(P187-191)
【作者】陶加胜
【作者单位】四川省煤田地质局一三七队，四川达州 635006
【正文语种】中文
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4.虎峰煤矿
穿越上覆采空区巷道掘进技术研究5.补连塔煤矿22307工作面受上覆采空区自燃
影响及治理效果分析
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DOI: 10.3969/J.ISSN.2097-3764.2024.01.004Vol. 19 No.01 March, 2024第 19 卷 第1期 2024 年 3 月/江苏某缓倾斜石膏矿抽冒式塌陷机理分析景佳俊（江苏省地质矿产局第五地质大队，江苏 徐州 221004）摘 要：石膏矿一般采用房柱式开采，因石膏遇水变软的特性，造成了多起地面塌陷地质灾害。
截至2023年4月，江苏省邳州石膏矿共发生了35次、28处地面塌陷，塌陷多以直径小于50 m 的点状塌陷为主，抽冒式塌陷较为少见。
本次以邳州某缓倾斜石膏矿发生的抽冒式塌陷为例，采用MatDEM 方法，开展数值模拟和机理分析研究。
结果表明：石膏矿抽冒式塌陷引起地下水涌入矿坑导致石膏强度变弱，诱发顶板二次冒顶后堵塞通道塌陷最终停止，充水后采空区整体稳定性变差，容易诱发二次塌陷，针对现状，提出了搬迁避让、监测预警和工程治理的手段进行防治。
关键词：石膏矿；抽冒；地面塌陷；防治Collapse mechanism of a gently inclined gypsum mine in JiangsuJING Jiajun（No.5 Geological Team, Jiangsu Geology and Mineral Exploration Bureau, Xuzhou 221004, Jiangsu, China ）Abstract: Gypsum mines are generally exploited using room and column mining methods. Gypsum tends to become soft when encountering water, which often causes multiple geological disasters of ground subsidence. In Pizhou, Jiangsu Province, as of April 2023, a total of 35 ground collapses in 28 locations occurred, most of which were point shaped collapses with a diameter of less than 50m, and pumping type collapses are relatively rare. Taking the gently inclined gypsum mine in Pizhou as an ex-ample, the MatDEM method was introduced to conduct numerical simulation and mechanism analysis research. The results show that the pumping collapse of the gypsum mine caused groundwater to enter the mine pit, weakening the strength of the gypsum, causing secondary roof fall, blocking and ultimately stopping the channel collapse. After water filling, the overall stabil-ity of the goaf became worse, which is prone to induce secondary collapse. In response to the current situation, relocation and avoidance measures are proposed as well as monitoring, early warning, and engineering governance measures for prevention and control.Keywords: gypsum ore; aspiration; ground collapse; prevention and cure 矿山开采发生地面塌陷是一种常见的地质灾害（范立民等，2017；潘天录等，2020；蔡泳等，2022；史忠鑫等，2022），我国石膏矿多采用房柱式开采，设计不允许发生塌陷，但由于众多因素影响，先后在多地发生多起地面塌陷（谭伟等，2022；王树立等，2021；朱文彩等，2021；汤志刚等，2020；周丹等，2018；刘爱斌等，2017）。
浅析石膏矿采空区的稳定性作者：聂增明梁成友来源：《神州》2010年第24期摘要：现代经济发展的多元化需求，推动了石膏矿产资源的地下开采。
石膏矿的矿体和围岩岩体结构较软。
多采用房柱采矿法开采，随着开采深度和面积的扩大，石膏矿层采空区的安全稳定性问题趋向突显，影响到石膏矿业的安全生产和规划。
探究石膏矿采空区的安全处理方法，对于石膏资源矿采的科学管理具有重要意义。
关键词：石膏矿开采采空区稳定性安全措施石膏矿采空区是由人为采掘石膏资源而形成的地下空洞。
现代石膏原料的市场化需求，加速了石膏矿产资源的地下开采，在石膏矿料开采过程中，开采工艺、采掘方式的不断研发，造成了石膏矿采的采空区域不断增大。
由于石膏矿区特殊的地质结构，以及矿采技术的局限性，导致了石膏矿采空区稳定性能减弱。
造成了很大安全隐患。
新形势下，探究科学合理的石膏矿采管理方法，确保矿采安全性能，是现代石膏矿业开采管理的重要措施，本文通过针对影响采空区稳定性因素分析，阐述了石膏矿采空区的安全处理方法。
一影响石膏矿源采空区稳定性的因素：地质构造，是影响现代矿业开采的重要因素。
石膏矿业开采，需要针对矿区地质构造以及开采条件进行科学综合的分析。
含矿层顶底板耢石的稳固性，是矿层开采技术实施的重要条件。
影响石膏采空区稳定性的因素主要包括以下方面：1空区岩体构造矿源地质结构的强度，是影响石膏采空区稳定性能的主要因素。
我国石膏矿源的周围岩体地质构造不同，由于岩体地面承载能力以及受压引力等不同，往往会导致采空区的顶板冒落塌陷或变形开裂，造成工程塌方或透水事故发生。
2空区顶板跨度顶板跨度的大小是采空区稳定性的重要因素。
影响采空区顶板跨度的因素主要是岩体性质、开采深度、上覆岩层的重力倾角以及开采空间的大小等。
一般来说，开采空间的跨度越大。
顶板中央部位出现的拉应力也越大，严重时造成顶板塌陷发生。
3矿区积水因素以矿柱支撑体系为核心的房柱式采矿方法，采空区的稳定性状态是由矿柱和矿房项板两个基本要素共同决定的。
石膏矿采空区稳定性的研究摘要：采空区的稳定在采取留设合理的矿柱尺寸的基础上，还要利用井巷工程的矿渣，对采空区进行充填，计采取矿柱法和充填法相结合的方法处理采空区，从而保证采空区的稳定和采场的安全，并且对地表不造成破坏.关键词：采空区不冒落、矿柱法、充填法、目前，石膏矿多采用房柱法开采，采用留设矿柱支撑采空区。
根据多年实践经验,留设各种矿柱来保持采空区的长期稳定是不可靠的，还应采取新的办法，使采空区保持足够的长期强度。
一、石膏矿开采安全现状和课题研究意义㈠、石膏矿开采安全现状石膏矿山在开采过程中用留设石膏护顶板来保证采场的安全稳定，由于层状顶板中存在软弱夹层，通过对单、双层状顶板的分析研究可知，在顶板中存在不同程度的拉应力。
由于石膏顶板及其上覆岩层抗拉强度低，在开采扰动下，顶板容易形成受拉而断裂；采矿方法不合理，遗留的采空区不做任何处理，客观上给顶板大面积冒落创造了条件，大规模采空区的存在是石膏矿山安全开采的极大隐患。
㈡、课题研究意义我国70％的石膏资源是地下开采，石膏矿的矿体和围岩主要为软弱岩体，大多数采用房柱采矿法开采，随着开采深度的增加和采空区面积的扩大，采空区稳定性问题越来越重要，它直接关系到矿山安全生产和深部矿体的开采规划。
分析各种常见采空区处理方法，结合研究矿山的具体情况，提出可行的工程措施。
二、采空区处理的一般办法(一)、采空区处理的一般方法采空区是矿山生产的重大危险源，是矿山顶板大面积冒落的前提条件，需及时对形成的采空区进行安全处理。
目前常用以下的处理方法：1、矿柱支撑法留永久矿柱或构筑人工石柱处理空区。
但从长远来说，矿柱可能由于风化、侵蚀、剥蚀、片帮等作用而破坏，最终导致整个空区塌陷。
2、填充法用填充法填充空区，是从坑内外将废石或湿式等填充材料通过车辆运输或管道输送送入采空区，将采空区充填密实来消除采空区。
3、封闭和隔离空区主要措施有封闭空区与外界相通的巷道，设置隔离层将上部空区与下部空区作业隔开，在密闭隔离的空区上部开通往地表的“天窗”，使空区冒落产生的冲击气浪可以从天窗冲出地表，以此保护巷道及作业区的安全。
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。
总第191期2021年第1期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal191No.1,2021奏题讨谑DOI：10.16525/l4-1109/tq.2021.01.31石膏矿采空区治理方案设计及效果分析张晓芳（长治市潞城区应急救援指挥中心，山西长治047500）摘要：针对石膏矿采空区处理不当所引起的一系列安全事故，以某石膏矿为例在分析其基本情况的基础上，对比采空区不同治理方式的优劣势，确定以充填采空区为治理方式，并确定了与该治理方式相匹配的充填材料及固化剂的比例，最后对充填效果进行分析。
关键词：石膏矿；采空区；充填材料；混合固化剂；充填效果中图分类号:TD876+.1文献标识码:A文章编号：1004-7050（2021）01-0087-02引言石膏普遍应用于工业和建筑行业，其主要成分为硫酸钙，可用于模型制作、食品添加剂、水泥缓凝剂等。
由于石膏具有非常重要的应用价值被广泛开采,从而导致在石膏顶部的岩层、土壤等形成自由空间，这就是所谓的采空区。
采空区由于破坏了原地表及石膏矿顶板围岩的平衡状态，极易出现坍塌的风险，进而对正常生产以及居民的正常生活造成影响皿。
故，需采取合理的方式对石膏矿的采空区进行治理。
本文将以某石膏矿为例对其采空区进行治理，并对治理效果进行验证。
1工程概况该石膏矿所处位置交通发达并贯穿有铁路，矿区褶皱构造的走向为NE-SW,褶皱构造相对平缓且稳定，其倾向为135。
〜149。
,倾角值为5。
〜15。
；矿区次级构造主要形式为小断层，其走向将近EW方向，且倾角为60。
〜80。
该石膏矿内石膏层呈现层叠状态,石膏层的整体走向为NE方向，倾角为5。
〜15。
，倾斜方向为135°〜140。
该石膏矿采空区的周边没有河流、池塘等，且该矿区所处地区降雨量很小。
因此，该石膏矿的水文条件很简单。
目前，该石膏矿采用巷道和房柱式相结合的方式进行开采。
经探测，该石膏矿的开采深度已达50.2m，开采工作面的断面形状为矩形，对应矩形的宽度为14m,高度为2.2m〜6.1m。
疏港公路石膏矿采空区稳定性评价摘要：采空地面塌陷是江苏省邳州石膏矿区最主要的地质灾害类型，具有突发性、偶然性、隐蔽性等特点，拟建的疏港公路从石膏矿采空区上方穿越，在该区以往地质工作研究的基础上，对石膏矿采空区进行了工程地质调查、钻孔勘察等工作，对采空区顶板及矿柱进行稳定性计算，对石膏矿矿柱局部、整体进行数值模拟分析，对采空区场地稳定性进行分析与评价，提出防治措施，为疏港公路建设提供了技术支撑。
关键词：石膏矿；采空区；公路；数值模拟；稳定性分析1引言江苏省邳州石膏矿区是华东地区最大的石膏矿产地之一，开采历史已有30多年，由于以往开采技术落后，技术管理水平低，当地石膏矿的开采，提升了当地经济，提高了居民收入，但随之产生的采空区也造成了严重的地面塌陷地质灾害隐患[1~3]。
自随着第一起石膏矿采空地面塌陷于2005年3月发生以来，后续连续发生多起采空地面塌陷，且有规模扩大及频率加快的趋势，采空地面塌陷造成石膏矿生产井损坏甚至报废、居民房屋损坏、农田损毁等严重后果[4]。
邳州疏港公路工程起自苏鲁交界处，止于连霍高速公路邳州西互通，全长约51公里，其中部分里程段从邳州市四户镇石膏矿矿区二矿段和三矿段矿区范围内经过，具体在K6+640~K6+700、K6+980~K7+020、K7+120~K7+500里程段分布有石膏矿采空区或开拓巷道。
为保证新建公路的安全，需查明场地下地质条件、采空区分布情况和采空区特征，评价石膏矿采空区的稳定性，为疏港公路建设提供技术支撑。
2采空区工程地质概况2.1地层岩性场地第四系松散层厚度约55.0~60.0m，为第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）及中更新统（Q2）沉积物；基岩为大汶口组下段（E2-3dw1），岩性主要为砂岩、粉砂质泥岩、砂砾岩、粘土岩，夹膏盐泥岩和石膏。
2.2石膏矿层特征含膏岩层（E2-3dw1-2）根据石膏分布特征，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个含膏岩带（层），Ⅰ膏带位于下部，膏层厚度约 3.16m；Ⅱ膏带位于中上部，含两层膏层，膏层厚度分别为1.73～2.39m、1.29～8.72m；Ⅲ膏带位于上部，含两层膏层，其中Ⅲ-2层厚1.15～34.05m，为矿区主采矿层。
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。
厚层灰岩下石膏矿采空区相继冒落机理近年来许多矿山由于在开采完毕后遗留的采空区未能得到有效的处理,发生了采空区相继冒落事故。
本文以山东省玉荣石膏矿为研究背景,针对石膏矿事故发生的过程进行了理论分析,试验研究和数值模拟,对石膏矿采空区在厚层灰岩下相继冒落机理进行了研究,研究结果对于石膏矿的安全管理具有一定的指导意义。
现场选取了玉荣石膏岩石经精细加工制作成符合试验条件的石膏试件,对其进行单轴压缩试验、蠕变试验以及动力扰动蠕变试验,结合试件的试验特征和蠕变基本理论,建立了改进的伯格斯体的蠕变本构模型。
为了探讨轴压以及扰动次数对石膏岩石蠕变的影响,对试件分别施加40%、60%、80%的单轴抗压强度的轴压,并施加不同扰动次数的低强度扰动,然后通过FLAC<sup>3D</sup>数值模拟软件模拟了石膏岩石受到动力扰动后应力、位移以及产生的塑性区,归纳了相继冒落过程。
本文主要得出了如下结论:（1）在相同应力作用下,试件产生的横向变形比轴向变形更为明显。
试件进入稳定蠕变阶段的时间与应力成正相关,产生的横向应变量与轴向应变量成反比,蠕变时间越长,非线性程度越高。
（2）在扰动次数一定时,轴压越大,产生的损伤增量越大,试件的累积损伤量也越大;随着扰动次数的增加,累积损伤增量增长率呈对数型降低,损伤总量增长率也随之降低,损伤总量呈指数型增长。
（3）地震波在传递到采场时由于护顶层以及上层页岩的抗剪强度不足,使得护顶层脱落和顶板上部的页岩悬露。
页岩的岩体性质不能承受很大面积的悬露,因此当页岩层的脱落面积渐渐增大时,页岩发生了折断,矿柱上部的页岩层由于抗拉强度的不足而发生挤出,导致护顶层、页岩层全部坍塌,仅存灰岩层。
此时灰岩相当于简支梁,当灰岩的实际跨度大于极限跨度时,灰岩发生折断,产生的能量传递到相邻矿房,循环往复直到地震波产生的能量不足以破坏矿房为止。
文章揭示了护顶层折断—页岩层悬露—页岩挤出—灰岩层断裂的整个相继冒落过程。
