,266 北京科技大学学报 第33卷 仪、百分表记录变形测点的位置，用7v14数据采集 WM三维槽地试酸台 器自动采集压力数据，同时用数码相机拍摄开挖的 全过程 2.1围岩垮冒规律 图2和图3分别表示工作面开挖到距开切面 55am处和115am处围岩垮冒状态，可以看出：上覆 岩层在不同的开采阶段，形成的离层间隙大小不同， 垮落的范围在垂直方向越高，离层间隙越小，且离层 位置沿工作面推进方向转移；垮落下的岩层底部断 裂步距比较明显，形成破碎区，上部岩层接触平稳， 岩体也比较完整；下伏岩层断裂步距基本相同，断裂 图4岩层最终垮落图 方向与前阶段基本保持平行，上覆高位岩层越往地 Fig 4 Ultiale subsidence diagnm of mck strata 面，断裂步距与断裂频率越小，开切面处上方岩帮只 度与距矿体的距离有关，距离矿体近的围岩，呈悬臂 沿固定角度向上扩张；矿体顶部岩层垮断步距近似 状，围岩断裂步距短，断裂频率大，受开挖影响更直 7am,换成实际长度10.5m,断裂的方向大致相同， 接，上覆高位硬岩层由于强度大且下部补偿空间 最终形成下盘塌陷角65°，上盘塌陷角68的梯形状 少，是延缓地表破坏的主要屏障.因此，当工作面开 塌陷区，见图4. 挖到距开切面1.7m处（即实际距离255m处），围 WM二试验台 岩垮落初次延伸到地表、 2.2岩层应力变化分析 随着工作面沿开挖方向推进，顶板压力变化如 图5和图6所示.2-45测点位于开切眼处正上方， 图5显示距离开切眼处越近，应力发生突变越早；在 发生应力跳跃变化之前，都经历先增压，后剧烈卸压 的过程；从第11次开挖开始，相邻两测点每开挖两 步次都会出现一次压力剧烈变化，每次压力跳跃点 值都比前者大，并且应力集中区呈波浪式向工作面 前方跳跃传递；相邻应力集中区峰值点之间的距离 图2工作面开采至55m位置时的围岩垮冒图 和工作面距前方最近的应力集中区峰值点的距离皆 Fig 2 Collapse diagnm of mck stmata when he working face ad- vances at 55 c 近似15m,工作面开挖对前方的岩层压力影响由近 向远传播，且每次影响的程度越来越重，从围岩塌 WM雏膜拟试脸台 陷监测过程看，工作面开挖形成的自由空间使工作 面上覆岩体呈悬臂状，当悬跨长度超过围岩极限悬 顶距时，工作面和开切眼上方的岩体都呈剪切断裂 破坏，由于顶部岩层悬跨步距逐渐变长，因此上覆 2500 ◆2-35测点 1500 。-2-36测点 女2-37测点 500 -500 2-38测点 -1500 米-2-39测点 ·2-40测点 图3工作面开采至115m位置时的围岩垮冒图 -2S00 1012141618202224 Fig 3 Collapse diagnm of mock strata when the working face ad- 开挖步次 vances at 115 cm 图5不同阶段应力变化图 从围岩垮冒现象可以得出，顶部围岩的垮冒程 Fig 5 Diagnm of stress changes at different m ining stages北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 仪、百分表记录变形测点的位置‚用 7ｖ14数据采集 器自动采集压力数据‚同时用数码相机拍摄开挖的 全过程． 2∙1 围岩垮冒规律 图 2和图 3分别表示工作面开挖到距开切面 55ｃｍ处和115ｃｍ处围岩垮冒状态．可以看出：上覆 岩层在不同的开采阶段‚形成的离层间隙大小不同‚ 垮落的范围在垂直方向越高‚离层间隙越小‚且离层 位置沿工作面推进方向转移；垮落下的岩层底部断 裂步距比较明显‚形成破碎区‚上部岩层接触平稳‚ 岩体也比较完整；下伏岩层断裂步距基本相同‚断裂 方向与前阶段基本保持平行‚上覆高位岩层越往地 面‚断裂步距与断裂频率越小‚开切面处上方岩帮只 沿固定角度向上扩张；矿体顶部岩层垮断步距近似 7ｃｍ‚换成实际长度 10∙5ｍ‚断裂的方向大致相同‚ 最终形成下盘塌陷角65°‚上盘塌陷角68°的梯形状 塌陷区‚见图 4∙ 图 2 工作面开采至 55ｃｍ位置时的围岩垮冒图 Ｆｉｇ．2 Ｃｏｌｌａｐｓｅｄｉａｇｒａｍ ｏｆｒｏｃｋｓｔｒａｔａｗｈｅｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｄ- ｖａｎｃｅｓａｔ55ｃｍ 图 3 工作面开采至 115ｃｍ位置时的围岩垮冒图 Ｆｉｇ．3 Ｃｏｌｌａｐｓｅｄｉａｇｒａｍ ｏｆｒｏｃｋｓｔｒａｔａｗｈｅｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｄ- ｖａｎｃｅｓａｔ115ｃｍ 从围岩垮冒现象可以得出‚顶部围岩的垮冒程 图 4 岩层最终垮落图 Ｆｉｇ．4 Ｕｌｔｉｍａｔｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｄｉａｇｒａｍｏｆｒｏｃｋｓｔｒａｔａ 度与距矿体的距离有关‚距离矿体近的围岩‚呈悬臂 状‚围岩断裂步距短‚断裂频率大‚受开挖影响更直 接．上覆高位硬岩层由于强度大且下部补偿空间 少‚是延缓地表破坏的主要屏障．因此‚当工作面开 挖到距开切面 1∙7ｍ处 （即实际距离 255ｍ处 ）‚围 岩垮落初次延伸到地表． 图 5 不同阶段应力变化图 Ｆｉｇ．5 Ｄｉａｇｒａｍｏｆｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｎｉｎｇｓｔａｇｅｓ 2∙2 岩层应力变化分析 随着工作面沿开挖方向推进‚顶板压力变化如 图 5和图 6所示．2--45测点位于开切眼处正上方‚ 图 5显示距离开切眼处越近‚应力发生突变越早；在 发生应力跳跃变化之前‚都经历先增压‚后剧烈卸压 的过程；从第 11次开挖开始‚相邻两测点每开挖两 步次都会出现一次压力剧烈变化‚每次压力跳跃点 值都比前者大‚并且应力集中区呈波浪式向工作面 前方跳跃传递；相邻应力集中区峰值点之间的距离 和工作面距前方最近的应力集中区峰值点的距离皆 近似 15ｍ．工作面开挖对前方的岩层压力影响由近 向远传播‚且每次影响的程度越来越重．从围岩塌 陷监测过程看‚工作面开挖形成的自由空间使工作 面上覆岩体呈悬臂状‚当悬跨长度超过围岩极限悬 顶距时‚工作面和开切眼上方的岩体都呈剪切断裂 破坏．由于顶部岩层悬跨步距逐渐变长‚因此上覆 ·266·