6.7.3 覆岩破坏场发育规律

6.7.3 覆岩破坏场发育规律

图6.12~图6.14分别给出了22618工作面开采到不同程度时走向主断面覆岩破坏场发育过程。在不同推进度时工作面煤壁两侧主要发生剪切破坏,采空区正上方主要发生拉伸破坏。在破坏场发育过程中,始终以“马鞍形”发育。其主要原因如下:

图6.12 22618工作面推进到120m时覆岩与地表等效应力和破坏场发育

图6.13 22618工作面推进到360m时覆岩与地表等效应力和破坏场发育

(1)由于煤层水平,顶板的冒落岩块在采空区底板上就地堆积,冒落发展到一定程度后,冒落岩块将采空区及冒落岩层本身空间填满,开采空间及冒落岩层本身空间全部消失,此时,冒落过程即自行停止。因此,在采厚、岩体大体相同的条件下,采空区中央部分冒落带和导水裂隙带的高度是相等的。

(2)采场永久开采边界上方岩层内总是出现最终稳定的静态变形。它可以达到应有的最大变形值,而场区中央上方岩层内,由于不存在永久开采边界,只是出现动态变形。它一般都达不到应有的最大变形值。因此,采空区边界上方岩层的变形值总是大于采空区中央上方岩层的变形值。故采空区边界上方导水裂隙带的高度也总是大于采空区中央上方导水裂隙带的高度。

图6.14 22618工作面推进到600m时覆岩与地表等效应力和破坏场发育

(3)在回采作业区范围内,由于工作面端部和中部覆岩的支撑条件不同,所以在冒落发生和发展过程中,覆岩的下沉速度和下沉量也不同。一般是工作面中部的覆岩下沉速度和下沉量大于工作面前后端覆岩的下沉速度和下沉量。覆岩下沉速度和下沉量越大,开采空间因覆岩下沉而减少的分量越多,冒落带、导水裂隙带高度也就相应地减少了。

从实验结果可知,破坏场的发育规律始终与覆岩的等效应力发育一致。当工作面推进到120m时,上覆岩层破坏仅波及到煤层上方较小的区域,破坏形式在煤壁两侧主要是剪切破坏。在煤层底板有拉伸破坏迹象,这是因为煤层采出以后底板卸载,底板产生了稍微的向上隆起,引起了拉伸破坏,但破坏深度较小。当工作面推进到360m时,在工作面煤壁两侧剪切破坏发育的高度有所增加,采空区正以剪切破坏为主,地表出现了小部分剪切破坏。当工作面开采到600m时覆岩破坏已与地表联通,剪切破坏主要发生在煤壁两侧上方的冒落带内和地表陡峭区域,采空区正中央以及弯曲带和导水裂隙带内以拉伸破坏为主。即沿“等效应力拱”容易出现剪切破坏,其上部和内部主要发生拉伸破坏。