2019岩土工程师工程地质知识辅导：煤层开采“三带”

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煤层开采后顶板形成的“三带”及各带的特征

(1)、冒落带.冒落带是采用全部垮落方法管理顶板时，采煤工作面放顶后引起的煤层直接顶板的破坏范围。其特点是顶板岩石在自重作用下，发生法向弯曲，当岩层内拉张应力超过岩石强度时，破碎成块、垮落而形成。而且越是靠近煤层岩石越是破碎、紊乱。冒落岩块之间的空隙多，连通性强，有利于水、砂和泥土通过。根据冒落岩块的破坏和堆积状况，冒落带可分为不规则冒落和规则冒落两部分。在不规则冒落部分内，岩层完全失去了原有的层次;在规则冒落部分内，岩层基本上保持原有层次。

冒落带的高度取决于采出煤层的厚度和岩石的碎胀系数，通常为采出煤层厚度的3-5倍。煤层愈薄、冒落带的高度愈小。

其中，m为采出煤层的厚度;K为岩石的碎胀系数;a为煤层倾角。

岩石的碎胀系数取决于岩石的性质，它的值恒大于1，一般为1.10-1.40。通常冒落带高度h是采出煤层厚度m的4-8倍。

(2)、裂隙带。位于冒落带以上。由于冒落带岩石的碎胀性，顶板岩层冒落到一定高度后，以上的岩层向下变形的空间减小，因此，裂隙带内岩层破坏的特点是：岩层发生垂直于层面的裂隙或断开以及岩层顺层面离开(称为离层裂缝)。根据垂直于层面的裂隙、离层裂缝的不同张开程度以及裂缝的连通性好坏，裂隙带又可分为严重断裂、一般开裂和微小开裂三个部分。严重断裂部分内岩层大都断开，裂隙的连通性好，漏水严重。一般开裂部分内的岩层连续性未断或很少断开，裂缝的连通性较强，漏水程度一般。微小开裂部分内岩层有裂缝，基本不断开，裂缝的连通性不好，漏水性较弱。裂隙带与冒落带之间也无明显的界限。

当煤层埋藏深度较小，冒落带和裂隙带发展到地面时，在地面形成大的裂缝，与矿井工作面贯通，可导致地表水体和大气降水通过裂缝导入矿井，引起矿井涌水量突然增加，造成工作面条件严重恶化，甚至发生透水事故而淹没整个矿井。还可发生溃砂现象。

(3)、弯曲带。裂隙带以上直至地表的部分。带内岩层不再发生断裂，而是在自重及上覆岩层重量作用下，产生法向弯曲变形，并伴随有沿层面脱开(即离层)和层面剪切变形等现象。带内岩层保持其完整性和层状结构，移动过程连续而有规律，岩层呈平缓的弯曲。如果开采深度大，弯曲带的高度将大大超过冒落带和裂隙带之和，此时，裂隙带不会达到地表，地表的变形相对比较和缓，在地表最终形成碟形沉陷洼地，其边缘发育有与矿井不具连通性的上宽下窄的张性裂缝。

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