岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用

问题描述

精选答案

岩石破碎后，杂乱堆积，岩石的总体力学特征类似于散体。由于岩层破碎后体积将产生膨胀，因此直接顶跨落后，堆积的高度要大于直接顶原来的高度。影响碎胀系数KP的重要因素是岩石破碎后块度的大小及其排列状态。例如，坚硬岩层成大块破断且排列整齐，因而碎胀系数较小；若岩石破碎后块度较小且排列较乱，则碎胀系数较大，岩石破碎后，在其自重及外加载荷的作用下渐趋压实，碎胀系数变小，压实后的高度将取决于岩七的残余碎胀系数KP，。

若直接顶岩层的培落厚度为∑h，则垮落后堆积的高度为Kp·∑h它与老顶之间可能留下的空隙△为：

△＝∑h＋M－Kp－∑h=M-Kp·∑h（Kp-1）

当M＝∑h（Kp-1）时，△=0，即冒落的直接顶将充满采空区。此时下沉量较小，常可忽略不计。因此，形成充满采空区所需直接顶的厚度为：

随着老顶初次断裂，老顶破断岩块的变形迫使直接顶变形而向支架方向加载荷，此时直接顶就不再可能形成初次放顶时可能发生的离层状态。但是老顶破断岩块形成的变形失稳与滑落失稳将对直接顶的稳定性产生影响。

岩石的碎胀性是指岩石破辞后散乱后堆积的体积比破碎前整体状态下增大的特性，一般用碎胀系数KP表示。对于岩层控制来说，碎胀性有重要作用，当煤层采出形成采空区后，项板处于悬露状态，就会发生破坏堵蒂，并给工作面顶报管理造成影响以至危害。由于顶板岩石有碎胀性，垮落后体积增大，能充填部分因煤层采出后形成的采空区，其上覆岩层的活动对工作面就没有明显的动压影响了。因此，碎胀性对工作预顶板管理有重要意义．