頂板穩定性

頂板穩定性即未經人工支護的懸露頂板，在某一段時間內保持不冒落的能力。頂板穩定性由岩體頂板力學性質及其岩體中的應力分布規律所決定。

中文名稱	頂板穩定性
英文名稱	roof stability
定　　義	未經人工支護的懸露頂板在某一段時間內保持不冒落的能力。
套用學科	煤炭科技（一級學科），煤礦開採（二級學科），礦山壓力與岩層控制（三級學科）

基本介紹

• 中文名：頂板穩定性
• 外文名：roof stability
• 套用學科：礦山壓力與岩層控制
• 決定因素1：力學性質
• 決定因素2：應力分布規律

頂板

根據頂底板岩層相對煤層的位置和垮落性能，強度等特徵的不同，從上至下頂板劃分為基本頂（老頂）、直接頂、偽頂三個部分；底板分為偽底、直接底及老底三個部分。不過，對於某個特定的煤層來說，其頂底板的這六個組成部分不一定發育俱全。可能缺失某一個或幾個組成部分的岩層.

偽頂：緊貼煤層之上,極易垮落的薄岩層，一般厚度不大，多由鬆軟的泥岩、炭質頁岩組成。偽頂的特點是隨
采隨落，很難保留在工作面的上方，它的力學強度極低。所以偽頂對頂板的穩定性沒有任何意義。有的煤層缺失偽頂。
直接頂：直接頂位於偽頂或煤層(無偽頂時)之上，一般厚度為1~2m，多為頁岩、粉砂岩等較易垮落的岩層組成,具有一定的力學強度。其特點是隨回柱放頂後，立即垮落。直接頂的穩定性是影響工作面回採的關鍵。有的煤層之上沒有偽頂也沒有直接頂，僅有老頂。
基本頂：也叫老頂。位於直接頂或煤層(無偽頂、直接頂時)之上,一般厚度較大，堅硬，整體性強，常為砂岩、礫岩、石灰岩等組成,能保持一定的控頂距。其特點是回柱後不自行垮落，往往只發生緩慢下沉。因此,它對工作面頂板壓力影響很大。

影響因素

影響頂板穩定性的主要因素包括頂板岩性差異，膠結類型，岩層組合方式，以及古河流的沖刷侵蝕作用。
(1)頂板岩體岩性主要有砂岩(包括粗砂岩、中砂岩、細砂岩等)、泥岩(包括粉砂岩，粉砂質泥岩、炭質泥岩、粘土岩、頁岩等)。砂岩具有剛性特徵，一般不易變形和破壞，所以由砂岩組成的岩層是相對穩定的部分，但剛性岩體受到強載荷作用時容易產生脆性斷裂和剪下破壞。而且砂岩在研究區記憶體在不同的膠結方式，表現為不同的力學強度。泥岩具有塑性，受力後容易變形產生塑性流動，易形成不同的幾何形態，有些粘土岩類還有遇水膨脹的性質，不僅使自身的穩定性降低，而且會影響上下岩層的穩定性。

(2)膠結類型可以分為基底式膠結、孔隙式膠結、接觸式膠結和溶蝕膠結。基底式膠結最堅實，孔隙式和接觸式膠結堅固性較差。按膠結物成分分為：矽質膠結、泥質膠結、鐵質膠結、鈣質膠結、粘土質膠結等。矽質膠結、鐵質膠結的碎屑岩強度最高，抗水性強;鈣質膠結的碎屑岩，強度高，但易被水溶解;泥質粘土質膠結的碎屑岩強度最低，抗水性弱，易泥化和軟化。研究頂板岩層的膠結類型主要有矽質膠結，泥質膠結和鈣質膠結型式。矽質膠結的砂岩表現出高強度的性質，塊狀、緻密堅硬。泥質膠結的砂岩強度稍低，常含泥質包裹體，發育各種層理。研究區內主要以矽質膠結和泥質膠結為常見類型。
(3)岩層組合方式主要考慮砂岩與泥岩的相對比例關係，並進行定量評價。岩層組合既有不同岩性的岩層組合、又有不同厚度的岩層組合。相同類型的組合，距煤層距離不同，穩定程度也不相同。頂板的分層厚度越大，直接頂越不易彎曲變形，穩定性越好。

(4)層理髮育與否、發育類型影響著岩體的穩定性。當層理特別發育時，岩體及層間結合力要弱得多。研究區內層理主要類型有交錯層理，波狀層理，水平層理等。其中以交錯層理的穩定性最差。

(5)古河流的沖刷作用常使頂板岩層與煤層的接觸面變的凹凸不平，上覆岩層常含有下伏岩層的包裹體，與正常的頂板岩層相比降低了穩定程度。由於各地沖刷程度不同，煤層呈條帶狀、乃至島孤狀分布。沖刷帶邊緣，由於岩性差異較大，在受到構造力作用下易形成應力集中，產生與沖刷面同向的正斷層構造，破壞了岩體的完整性。

頂板穩定性分級

一級：岩層完整，完整性係數0.95，節理間隙>3米,層理間距>2米；

二級：岩層較完整，完整性係數0.85，節理間隙1-3米，層理間距1-2米；

三級：岩層一般，完整性係數0.75，節理隙0.4-1米，層理間距0.3-1米；

四級：岩層破碎，完整性係數0.65，節理間隙0.1-0.4米，層理間距0.05-0.3米；

五級：很破碎，完整性係數0.55，節理間隙<0.1米，層理間距<0.05米。