第一章第一章 采场的围岩采场的围岩第一节 顶板与底板第二节 垮落带与裂隙带1.顶板、底板顶板、底板第一节第一节 顶板与底板顶板与底板 基本顶 （老顶）直接顶 煤层 直接底 伪顶：伪顶：位于煤层之上随采随冒落的极不稳定岩层，位于煤层之上随采随冒落的极不稳定岩层，其厚度一般在其厚度一般在0.5m以下，岩性多为炭质页岩如以下，岩性多为炭质页岩如泥岩等直接顶：直接顶：直接在煤层上面，厚度小于直接在煤层上面，厚度小于1.52.0m，较，较软弱、下面又无老顶的分层软弱、下面又无老顶的分层位于煤层或伪顶之位于煤层或伪顶之上有一定的稳定性，移架或回柱后能自行垮落的岩上有一定的稳定性，移架或回柱后能自行垮落的岩层岩性多为砂页岩、页岩）岩性多为砂页岩、页岩 基本顶（老顶）：基本顶（老顶）：又称牢顶厚度大于又称牢顶厚度大于1.52.0 m，较坚硬的岩层较坚硬的岩层基本顶：基本顶：位于直接顶或煤层之上，位于直接顶或煤层之上，通常厚度及岩石强度较大、难以垮落的岩层通常厚度及岩石强度较大、难以垮落的岩层如）如砂岩、石灰岩等砂岩、石灰岩等2.顶板包括：顶板包括：3.顶板运动方式顶板运动方式采煤后，顶板岩层按采煤后，顶板岩层按“分层分层”由下而上由下而上依次逐个下沉、断裂、冒落。
依次逐个下沉、断裂、冒落分层分层”可能是：可能是：-同一岩性的整体岩层同一岩性的整体岩层-同一岩性中较厚岩层中的一部分岩层同一岩性中较厚岩层中的一部分岩层-由下硬上软不同岩性岩层组成的岩层，此由下硬上软不同岩性岩层组成的岩层，此时软岩层为硬岩层的附加岩层时软岩层为硬岩层的附加岩层4.分层的硬（强度大）与软（强度小）分层的硬（强度大）与软（强度小）分层的硬与软，不仅与岩性和强度有关，而分层的硬与软，不仅与岩性和强度有关，而且与分层的厚度有关且与分层的厚度有关分层厚度小的岩层，分层强度较小分层厚度小的岩层，分层强度较小分层厚度大的岩层，分层强度较大分层厚度大的岩层，分层强度较大5.几个小问题几个小问题底板（直接底、老底）底板（直接底、老底）伪顶对控顶设计的影响（分留在采空区和伪顶对控顶设计的影响（分留在采空区和采出两种情况）采出两种情况）顶板管理的对象：主要是管好直接顶和老顶板管理的对象：主要是管好直接顶和老顶，有时底板也会有影响，如较软弱时顶，有时底板也会有影响，如较软弱时第二节第二节 垮落带与裂隙带垮落带与裂隙带1.工作面和采空区工作面和采空区开切眼工作空间采空区工作空间采空区(a)(b)(c)开切眼在开切眼附近正常回采时工作空间包括：机道、人行道和材料道。
2.采空区的处理方法采空区的处理方法全部垮落法全部垮落法充填法充填法煤柱支撑法煤柱支撑法3.“三带三带”的划分与涵义的划分与涵义垮落带、裂隙带和弯曲下沉带垮落带、裂隙带和弯曲下沉带垮落带垮落带岩层岩层(直接顶和老顶直接顶和老顶)：不支撑就会垮落：不支撑就会垮落的那部分岩层；的那部分岩层；裂隙带裂隙带岩层岩层(主要是老顶主要是老顶)：在其断裂、旋转、：在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受载荷的平衡结构，并把自身及而形成能够承受载荷的平衡结构，并把自身及附加岩层的重量加到采空空间周围的煤体及冒附加岩层的重量加到采空空间周围的煤体及冒矸之上对支架的要求对支架的要求：支撑力可以支撑住垮落带；支：支撑力可以支撑住垮落带；支架可缩量可以适应裂隙带岩层下沉架可缩量可以适应裂隙带岩层下沉4.直接顶、老顶与直接顶、老顶与“三带三带”的关的关系系直直接顶的碎胀系数一般为接顶的碎胀系数一般为1.331.5当直接顶厚度大于或等于当直接顶厚度大于或等于23倍采高时，垮落倍采高时，垮落带岩层为带岩层为23倍采高的直接顶，其上的直接顶为倍采高的直接顶，其上的直接顶为不垮落的直接顶。
不垮落的直接顶1zKMh垮落带直接顶理论厚度垮落带直接顶理论厚度 h充填满采空区所需直接顶厚度充填满采空区所需直接顶厚度 M采高采高 Kz岩层的碎胀系数岩层的碎胀系数实际垮落带直接顶厚度实际垮落带直接顶厚度h：（1）h=h：直接顶厚度达到或刚超过：直接顶厚度达到或刚超过h时；直时；直接顶厚度等于接顶厚度等于23倍采高时倍采高时2）hh：23倍采高上面的直接顶软弱破倍采高上面的直接顶软弱破碎时；但厚度过大时，需用拱形理论碎时；但厚度过大时，需用拱形理论在以上条件下，采场支架支撑的是垮落带的重在以上条件下，采场支架支撑的是垮落带的重量，其上老顶进入裂隙带量，其上老顶进入裂隙带3）hh：直接顶厚度小于：直接顶厚度小于23倍采高时，倍采高时，垮落后填不满采空空间，垮落后填不满采空空间，此时老顶出现以下三种情此时老顶出现以下三种情况u(1)当老顶分层厚度大于当老顶分层厚度大于56m时为厚层难冒顶板，需悬时为厚层难冒顶板，需悬露几千、几万、甚至几十万平方米才垮落露几千、几万、甚至几十万平方米才垮落u(2)当老顶分层厚度小于当老顶分层厚度小于56m，在其断裂、旋转、下沉，在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受载荷、并把自身及上位岩层的重量加到采空空间承受载荷、并把自身及上位岩层的重量加到采空空间周围的煤体及垮落矸石之上的平衡结构者为裂隙带老周围的煤体及垮落矸石之上的平衡结构者为裂隙带老顶。
顶u(3)当老顶分层厚度小于当老顶分层厚度小于56m，在其断裂、旋转、下沉，在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，断块间会失去水平力的联系，从而不及触矸过程中，断块间会失去水平力的联系，从而不能形成平衡结构者为垮落带老顶能形成平衡结构者为垮落带老顶一个典型问题：一个典型问题：当直接顶厚度小于当直接顶厚度小于23倍采高，倍采高，而上面老顶分层厚度又小于而上面老顶分层厚度又小于56m时，判断老顶时，判断老顶属于裂隙带或垮落带：属于裂隙带或垮落带：(1)前苏联：铰接岩块假说，当老顶岩层厚度大于前苏联：铰接岩块假说，当老顶岩层厚度大于其下自由空间高度时，该老顶分层已进入裂隙其下自由空间高度时，该老顶分层已进入裂隙带2)钱鸣高院士：砌体梁理论，当老顶岩层厚度比钱鸣高院士：砌体梁理论，当老顶岩层厚度比其下自由空间高度大得多；且老顶断块长度与其下自由空间高度大得多；且老顶断块长度与其岩层厚度的比值大于其岩层厚度的比值大于2时，该老顶分层已进入时，该老顶分层已进入裂隙带3)老顶分层厚度大于其下自由空间高度老顶分层厚度大于其下自由空间高度2 m时，该时，该老顶分层已进入裂隙带并提出以下判断进入老顶分层已进入裂隙带。
并提出以下判断进入裂隙带老顶分层的公式裂隙带老顶分层的公式2)1()1(101iziiKhKHMHHi-由下而上第由下而上第i层老顶的厚度层老顶的厚度(右边包括附加岩层，左边不包括右边包括附加岩层，左边不包括)M-煤层采高煤层采高K1-老顶及附加岩层的碎胀系数，老顶及附加岩层的碎胀系数，1.151.33h-直接顶厚度直接顶厚度Kz-直接顶岩层的碎胀系数，直接顶岩层的碎胀系数，1.331.5以上结果主要适用于缓斜与中斜煤层以上结果主要适用于缓斜与中斜煤层 急倾斜煤层长壁走向长壁工作面急倾斜煤层长壁走向长壁工作面u工作面上部垮落带厚度较大工作面上部垮落带厚度较大u工作面支护上下部一样工作面支护上下部一样u控顶设计以工作面上部为准控顶设计以工作面上部为准u上部多上部多0.5倍采高自由空间倍采高自由空间u煤厚按煤厚按1.5M计算u但在进行控顶设计时应考虑的但在进行控顶设计时应考虑的实际垮落带岩层厚度还应包括实际垮落带岩层厚度还应包括垮落后下滑的垮落后下滑的0.5M厚的岩层厚的岩层u当直接顶厚度大于当直接顶厚度大于3.55倍采高时，垮落带厚度：倍采高时，垮落带厚度：MKMhzk5.015.1u当直接顶厚度小于当直接顶厚度小于3.55倍采高时，老顶是否进入裂倍采高时，老顶是否进入裂隙带的判断：隙带的判断：u(1)当当h0.5M：2)1)(5.0()1(5.1101iziiKMhKHMHu(2)当当h0.5M:2)1(5.05.1110KhMHMHiii综采放顶煤（斜与中斜煤层）综采放顶煤（斜与中斜煤层）u判断老顶进入裂隙带分层的公式判断老顶进入裂隙带分层的公式2)1()1(101iziiKhKHMH M包括采与放的高度包括采与放的高度 Kl应为应为1.331.5 Kz应为应为1.51.7u急倾斜急倾斜水平分层法。
水平分层法垮落带垂高垮落带垂高=2倍分层高倍分层高(采采与放与放)。