主采煤层顶板结构类型及特点 煤层顶板的三种类型中,什么是采煤工作面顶板管理的直接对象
\u7164\u5c42\u7684\u9876\u677f\u600e\u4e48\u5206\u7c7b1.1\u7164\u5c42\u7684\u9876\u677f
1.1.1\u4f2a\u9876\uff1a\u662f\u7d27\u8d34\u7164\u5c42\u4e4b\u4e0a\u7684\uff0c\u6781\u6613\u968f\u7164\u70ad\u7684\u91c7\u51fa\u800c\u540c\u65f6\u57ae\u843d\u7684\u8f83\u8584\u5ca9\u5c42\uff0c\u539a\u5ea6\u4e00\u822c\u4e3a0.3\uff5e0.5m\uff0c\u591a\u7531\u9875\u5ca9\u3001\u70ad\u8d28\u9875\u5ca9\u7b49\u7ec4\u6210\u3002
1.1.2\u76f4\u63a5\u9876\uff1a\u662f\u76f4\u63a5\u4f4d\u4e8e\u4f2a\u9876\u6216\u7164\u5c42\uff08\u5982\u65e0\u4f2a\u9876\uff09\u4e4b\u4e0a\u5ca9\u5c42\uff0c\u5e38\u968f\u7740\u56de\u64a4\u652f\u67b6\u800c\u57ae\u843d\uff0c\u539a\u5ea6\u4e00\u822c\u57281\uff5e2m\uff0c\u591a\u7531\u6ce5\u5ca9\u3001\u800c\u5ca9\u3001\u7c89\u7802\u5ca9\u7b49\u8f83\u6613\u57ae\u843d\u7684\u5ca9\u77f3\u7ec4\u6210\u3002
1.1.3\u57fa\u672c\u9876\uff1a\u53c8\u53eb\u8001\u9876\uff0c\u662f\u4f4d\u4e8e\u76f4\u63a5\u9876\u4e4b\u4e0a\u6216\u76f4\u63a5\u4f4d\u4e8e\u7164\u5c42\u4e4b\u4e0a\uff08\u6b64\u65f6\u65e0\u76f4\u63a5\u9876\u548c\u4f2a\u9876\uff09\u7684\u539a\u800c\u575a\u786c\u7684\u5ca9\u5c42\u3002\u5e38\u5728\u91c7\u7a7a\u533a\u4e0a\u65b9\u60ac\u9732\u4e00\u6bb5\u65f6\u95f4\uff0c\u76f4\u5230\u8fbe\u5230\u76f8\u5f53\u9762\u79ef\u4e4b\u540e\u624d\u80fd\u57ae\u843d\u4e00\u6b21\uff0c\u901a\u5e38\u7531\u7802\u5ca9\u3001\u783e\u5ca9\u3001\u77f3\u7070\u5ca9\u7b49\u575a\u786c\u5ca9\u77f3\u7684\u7ec4\u6210\u3002
\u76f4\u63a5\u5bf9\u8c61\u662f\u7164\u5c42\u4f2a\u9876\uff0c\u518d\u5f80\u4e0a\u662f\u76f4\u63a5\u9876\uff0c\u7136\u540e\u662f\u8001\u9876
华北晚古生代陆表海盆地形成广阔的聚煤区域，本次主要以山东的兖州煤田、巨野煤田的龙固井田为例，结合前人研究成果 ( 主要是安徽地区等) ，分析华北地区主采煤层顶板结构类型及其特点。
3.6.1 兖州煤田
3.6.1.1 顶板类型
兖州煤田山西组为浅水三角洲沉积序列，第 3 层煤就是在三角洲平原上聚积形成的。顶板的沉积层序可概化为向上变细层序、向上变粗层序和粗细相间层序，对应的顶板岩体沉积组合关系可分为下硬上软型、下软上硬型和复杂型 3 类。
( 1) 向上变细的层序———下硬上软型顶板
这种类型主要是在以河流作用为主的三角洲平原环境下形成的沉积层序。从下向上，由砂岩 - 粉砂岩 - 砂、泥岩互层 - 泥岩构成。顶板岩体强度由下往上迅速降低，中间存在明显的沉积弱面。由于河道砂岩横向上多呈透镜状，在砂体下两侧大都为泥岩，并随砂岩变薄尖灭，泥岩厚度逐渐加厚。砂岩与泥岩交界面常由于在成岩作用过程中产生的差异压实作用而产生滑面和纵向节理，从而使岩体强度降低，给支护带来一定的困难。
研究区东滩矿补 34 号孔 3上煤层顶板岩层组合为下硬上软型顶板 ( 图3.10) ，由下往上主要包括分流河道、泥炭沼泽、分流间洼地、决口扇及泛滥平原、堤外越岸沉积组合，具有明显向上变细的半韵律粒度结构，岩相变化快，砂体中层理发育，类型丰富。
东滩矿补 16 号孔 3上煤层顶板岩层组合也属于下硬上软型顶板 ( 图3.11) ，由下往上主要包括分流间湾、分流河道、天然堤相，具有明显的旋回构造。层序底部有大型波状层理和交错层理，上部为水平交错层理。整个层序的底部具明显的冲刷构造，冲刷面常沉积为粗砂岩和中砂岩，向上沉积粉砂岩、泥岩和粘土岩，层理构造规模及层厚均有向上递减的趋势。
岩体工程性质与沉积环境存在着密切的关系，在分流河道内沉积的中砂岩与细砂岩形成于较高能量的沉积环境，总体上岩石的粘土含量较少，粒度以砂级为主，经成岩胶结后具有相当高的力学强度。同时在不同的河道深度上，水动力条件也有差异，即由下向上，水动力条件逐渐减弱，底部堆积含泥质包裹体、植物茎干及碎片和粒度较粗的沉积物，粘土质较少，原生孔隙较为发育，在成岩过程中化学胶结物往往难以完全充填胶结这些原生孔隙，成岩后尚存在较大的孔隙度而呈半充填型式，因此在分流河道层序中相对上部的砂岩而言，底部砂岩力学强度有所降低; 而在分流河道的中上部，水力条件较强，粘土杂质较少，并且具有较好的分选性，原生孔隙度适中，在成岩过程中化学胶结物可以较好地胶结充填这些孔隙，因此，整个沉积层序下部即分流河道相的中上部砂岩具有相当高的力学强度，向上至顶部，由于水动力减弱，水位变化等影响，以悬浮载荷沉积作用为主。因此，岩石体力学强度低。上部岩层沉积在分流间洼地、决口扇以及泛滥平原地区，砂泥岩粒度较细，一般为粉砂岩、黏土岩及粉泥或粉细砂岩互层沉积，水动力条件相对较弱，粘土杂质含量明显增加，力学性质有下降的趋势。
图3.10 东滩补 34 号孔煤层顶板组合特征 ( 下硬上软型)
图3.11 东滩补 16 号孔顶板岩层组合型式 ( 下硬上软型)
下硬上软型顶板，在采动过程中顶板稳定性极好，但易造成大面积冒顶事故，需采用特殊方法控制和管理。
( 2) 向上变粗层序———下软上硬型顶板
这种类型主要形成于三角洲平原沉积环境，如大型决口扇和分流间泛滥平原沉积，发育较好的三角洲沉积体系。从下向上粒度逐渐增大，因而沉积物的岩性及结构在垂直层序上具有下细上粗的特征，如煤田内鲍 2002 - 2 号孔煤层顶板组合为下软上硬型 ( 图3.12) 。煤层顶板沉积层序下部为泥炭沼泽、分流间洼地、决口扇三角洲以及分流间泛滥平原，上部为分流河道相及分流间洼地，整体为向上变粗的沉积层序。岩体工程性质由下向上有增高的趋势。
由于沼泽沉积中有大量的植物根茎，炭质含量高，破坏了沉积物的原始结构。定向排列的植物碎片、碎屑化石及镜煤条带形成大量的沉积软弱结构面，使岩体力学强度有所降低。沼泽相之上的泥岩、粉砂岩均形成于较弱的水动力条件，为低能静水环境，以悬浮载荷的沉积作用为主，发育水平层理或波状交错层理，因此岩体工程性质强度低，上部主要为分流河道相砂岩，岩体工程力学性质迅速增高。这类顶板为下软上硬型沉积组合结构，是一种顶板管理条件最为理想的类型 ( 图3.12) 。
下软上硬型顶板，符合岩层发育的一般规律，在采动过程中为比较理想的组合型式，通常要根据顶板下部软质岩石的厚度即直接顶和采高来控制和管理顶板。
( 3) 粗细相间层序———复杂型顶板
这类组合主要形成于越岸沉积、分流间湾和大型决口扇环境，与分流河道相沉积伴生，分布于分流河道的一侧或两侧，其沉积均以灰白色中细粒石英砂岩与深灰色粉砂质泥岩及互层为特征。砂岩中见小型交错层理和波状交错层理 ( 图3.13) 。
复杂型顶板沉积层序由下向上沉积有分流间洼地、分流河道、决口扇、分流间泛滥平原、堤坝等 ( 图3.13) 。沉积形成复杂型顶板时，水动力条件起决定作用。砂泥岩互层形成于水动力强弱交替、变化频繁且剧烈的环境，使得沉积物在成分和结构上产生不均一性和交互性，沉积软弱结构面发育。此外，在较厚的泥岩中往往发育一层或数层炭质页岩或薄煤层。在细砂岩沉积层中局部发育裂隙，充填方解石脉，底部具大型槽状交错层理，具冲刷结构。
顶板岩体沉积组合结构对顶板稳定性产生很大影响。复杂型顶板，从本质上讲，主要有两种组合型式:
1) 煤层顶板由下向上硬度不同，岩性岩层在垂向上旋回变化，因此岩层内层理面发育，类型丰富，分层厚度小，顶板易产生弯曲变形 ( 图3.14) 。
2) 软硬岩层间夹有煤线或薄弱软岩层，形成一软弱结构面，构成复合关系。由于薄顶煤层及其下伏含植物根的粘土岩力学强度小，在采动过程中沿此层易于产生离层冒落。因此，这类顶板稳定性差，管理困难 ( 图3.15) 。
图3.12 鲍 2002 -2 号孔煤层顶板组合 ( 下软上硬型)
图3.13 南屯丁 18 号孔煤层顶板组合 ( 复杂型)
图3.14 东滩 6 -2 号孔煤层顶板组合 ( 复杂型)
图3.15 东滩补 27 号孔煤层顶板岩性组合 ( 复杂型)
3.6.1.2 煤层顶板沉积特征横纵对比
由于煤层顶板沉积岩层形成于不同的时期，因此在横向和纵向上均有变化。
( 1) 顶板岩性分布特点研究区内顶板岩层岩性可以分成两种类型，一类是性质较软弱的泥岩，包括粘土岩、泥岩、粉砂岩以及粉砂质泥岩和泥质粉砂岩等; 另一类是性质较坚硬的砂岩，包括砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩以及相互间的夹层和它们之间的过渡岩性等。
对两类岩层砂岩和泥岩厚度进行统计，分别作出了泥岩厚度等值线图、砂岩厚度等值线图和砂泥比等值线图( 图3.16 至 3.18) ，用来分析岩性在整个兖州煤田的分布规律。
从图3.16 中可以看出兖州煤田内泥岩厚度变化呈近似椭圆状的圈层向外围增厚。特别是在鲍店矿区，中部泥岩厚度较薄，最小值为14.94m ( 鲍3 孔) ，四周向外厚度均有增大的趋势，最大值 60.93m ( 鲍补 15 孔) 。泥岩统计厚度较大的数据还有 60.11m ( 鲍补20 孔) 、50.06m ( 鲍 17 孔) 、50.85m ( 鲍 88 - 5 孔) 、58.08m ( 鲍 1 孔) 。
图3.16 泥岩厚度等值线 ( m) 图
泥岩厚度比较集中的区域，煤层顶板统计厚度的岩层主要由泥岩组成，只有少量粉砂岩和细砂岩的夹层存在。平面上泥岩厚度展布似盆形，中心厚度小，四周厚度大。南屯矿区内存在一个泥岩厚度增高区，最大值为 55.72m ( 231 孔) ，向外泥岩厚度逐渐变薄，最小值为5.58m ( 南补26 孔) ，形态表现似穹窿状。总体上泥岩厚度在整个矿区内呈有规律的带状变化，穿越井田中心大致北东 - 南西向存在一条泥岩薄层带，向两侧泥岩厚度均有所增加，但再向西北及东南方向延伸，泥岩厚度又变薄。
图3.17 砂岩厚度等值线 ( m) 图
砂岩在兖州煤田 3上煤层顶板岩层中的展布规律不如泥岩明显 ( 图3.17) ，但还是可以看出砂岩在全区内有两条贯穿南北、断续分布的厚度增高带，分别位于矿区的东西两侧，且中部零星分布有穹状砂岩增厚区。南部丁 65 号孔砂岩厚度为 53.91m，南补 21 号孔砂岩厚 53.02m，均为砂岩厚度较大区域。向北到东滩井田补 13 号孔砂岩厚 56.78m，东补 14 号孔砂岩厚 55.41m，东补 12 号孔砂岩厚 45.43m。再往北程 18 号孔砂岩厚40.14m，兴 56 号孔砂岩厚 42.95m，兴 49 号孔砂岩厚 48.03m。鲍店矿区内鲍 3 号孔砂岩厚 51.08m，向周围厚度逐渐减小。
砂岩厚度和泥岩厚度变化可以通过图3.16 和图3.17 进行观察对比，分析全区的岩性、岩相变化规律。泥岩厚度变化 ( 图3.16) 与砂岩分布 ( 图3.17) 进行对比，可以看出在泥岩厚度增大的区域，砂岩厚度逐渐减小，而砂岩厚度明显增大的区域，泥岩厚度则相对降低。
图3.18 砂泥比等值线图
图3.18 由砂/泥统计数据编制而成，结合图3.17 和图3.16，可以看出，矿区南部即南屯井田中部，砂泥厚度比值由外围向中心逐渐增大，如南补 26 号孔和丁 65 号孔砂泥比值分别为 6.20 和 5.53，表明本区砂岩最大厚度是泥岩厚度的 5～ 6 倍之多。东滩井田中部，也有一个比值较大的区域，如东补13、14 号孔统计砂泥比值分别为8.16 和9.22，表明这一区域砂岩厚度是泥岩厚度的 8～9 倍。另外在鲍店井田内也有一个砂岩较厚的区域，比值在 3 左右。
( 2) 煤层顶板岩性岩相横向对比
由于不同的沉积环境形成不同的岩层，因此横向上各环境单元也表现出明显的差异性。根据钻孔统计数据和岩性描述特征，在整个矿区进行横向比较，对顶板岩层厚度及岩性相变的过程进行分析研究。
图3.19 主要反映兖州煤田 3上煤层顶板在横向上岩性由泥岩相变为砂岩，再由砂岩逐渐相变为泥岩的横向变化，顶板岩层厚度起伏明显，即使为同一层泥岩或砂岩横向上比较也有很大差异。
如鲍 4 号孔 3 煤层之上直接顶为薄层粉砂岩，到东补 33 号孔相变为粉细砂岩互层，还有薄层泥质岩夹层，至东 15 号孔相变成泥岩，再至东 12 号孔和东 7 号孔又相变为粉砂岩。
直接顶上部一般出现厚层的中砂岩老顶。从鲍 4 号孔直接顶上部为厚层中砂岩，到鲍5 号孔相变为厚层细砂岩，至鲍 44 号孔为厚层中砂岩，东 15 号孔出现厚层中砂岩夹一薄层粉砂岩，东 12 号孔相变为粉细砂岩互层，东 7 号孔出现厚层粗砂岩和中砂岩互层以及薄层细砂岩和中砂岩互层，东2 号孔见细砂岩、中砂岩与粉砂岩互为夹层状薄层产出。
老顶之上为 2 煤层底板，鲍 4 号孔沉积为薄层粉砂岩 - 泥岩的组合方式，鲍 5 号孔出现厚度增大的粉砂岩，鲍 44 号孔为粉砂岩及较厚的泥层组合，东 12 号孔由下向上有粉砂岩、泥岩、细砂岩和粉砂岩的组合型式，东 7、东 2 号孔又相变为粉砂岩、泥岩的组合型式。
再向上一层为 2 煤层，全区基本稳定，厚度在不同地方有所变化。
2 煤层之上，泥岩、粘土岩厚度明显增加，特别在鲍 44 号孔、东补 33 号孔、东 15号孔都有厚层泥岩、粘土岩出现，整体上表现出岩体力学性质低的特点。
由于岩性、岩相全区变化，因此岩体表现出不同的工程地质性质。厚层砂岩且粒度较粗的岩体较稳定; 发育粉砂岩、泥岩或有软弱夹层的岩体工程地质性质相对较弱，由此可以对全区进行横向对比研究。
3.6.1.3 煤层顶板沉积分区
( 1) 3上煤层顶板岩性分区
根据钻孔统计数据，每个钻孔按顶板研究厚度分别计算出泥岩、粘土岩、砂质泥岩以及煤线的厚度总和，粉砂岩和细砂岩、粉细砂岩互层的厚度总和，中砂岩和粗砂岩的厚度总和，然后比较 3 个数据大小，记录其中最大者，以此作为每个钻孔的顶板岩性主体，划分顶板岩性分区 ( 图3.20) 。
图3.19 3煤层顶板岩性横向对比
图3.20 3上煤层顶板岩性分布
图3.20反映了3上煤层顶板岩性分布特点，可以看出顶板以泥岩为主的分区呈零星状展布，面积较小，全区均有分布，局部集中。顶板以中粗砂岩为主的区域，呈近似条状断续分布，北部面积较大，中部和南部呈窄条带状。其余面积煤层顶板以细砂岩和粉砂岩为主体，约占全区的50%，说明井田大部分区域从岩性上判断属比较稳定型。
(2)3上煤层顶板岩性组合类型分区
统计3上煤层直接顶岩性与第一层老顶砂岩之间的组合关系，把顶板岩层组合类型分为老顶与煤层直接接触、煤层-泥岩-老顶组合、煤层-粉细砂岩-老顶组合、煤层-泥岩-粉细砂岩-老顶组合、煤层-粉细砂岩-泥岩-老顶组合等类型。按照各钻孔统计的岩性组合不同，绘出顶板岩性组合分区图(图3.21)。
图3.21主要反映3煤层上部直接顶岩性与老顶岩层的组合关系，本区直接顶与老顶岩层组合可分为5种类型。
1)老顶直接位于煤层之上，这种类型主要位于兖州煤田北部兴隆庄井田内，南部有小面积出现，约占井田面积的15%。老顶砂岩厚度较大，具有很高的力学强度，只有受到较强的动力地质作用时，老顶砂岩的稳定情况才会受到影响，一般较小作用对顶板稳定性影响微弱。所以这类顶板在工程地质上属最稳定顶板。但由于采后应力集中，常发生大面积塌顶，因此采后需要特殊的治理措施控制顶板。
图3.21 3上煤层顶板岩层组合分区
2)粉砂岩、细砂岩-老顶组合型式，指煤层之上有数层较薄的粉砂岩和细砂岩岩层，之上为一厚层老顶砂岩。这样的顶板组合型式全区均有分布，且整体上集中，约占井田面积的35%左右。这类顶板是比较稳定的类型，老顶下部的细砂岩、粉砂岩直接顶具有一定的力学强度，在不考虑其他方面因素的影响时，这种组合方式一般是稳定的，但实际情况往往很复杂，岩层中常有裂面、节理等结构面存在，使岩层的稳定情况大不相同。直接顶板岩层不太厚时常因采动影响而垮落下来，给顶板的稳定分析带来一定的难度。
3)泥岩-粉砂岩-老顶组合型式指直接顶由泥岩和粉砂岩构成，上部与厚层砂岩老顶相接。这类顶板类型主要在矿区北部和中部较集中，一般呈连续带状，约占全区面积的25%。此类顶板属于较不稳定类型，直接顶岩性工程性质很低，随采随落，如果老顶强度不够大，有可能随直接顶一起冒落，造成整个顶板的失稳。
4) 粉砂岩 - 泥岩 - 老顶组合与泥岩 - 粉砂岩 - 老顶组合型式性质类似，岩体工程性质较低，属较不稳定顶板组合类型。仅在煤田东部成窄条带状分布，约占全区面积的 5%左右。
5) 泥岩 - 老顶组合型式指 3上煤层之上为泥岩和厚层老顶砂岩组合，当泥岩很薄时被称为伪顶，如果泥岩有一定的厚度，则归为直接顶。这种类型的顶板是最不稳定的，泥岩的工程性质很低，随煤层向前开采，直接顶泥岩失稳，垮落下来，破坏顶板岩层原有的平衡状态，常产生顶板冒顶事故。
3.6.2 巨野煤田龙固井田
3.6.2.1 顶板类型
巨野煤田龙固井田山西组煤层形成于三角洲平原环境，为浅水三角洲沉积序列，第 3层煤就是在三角洲平原上聚积形成的。顶板的沉积层序可概化为向上变细层序、向上变粗层序和粗细相间层序，对应的顶板岩体沉积组合关系可分为下硬上软型、下软上硬型和复杂型 3 类。
( 1) 向上变细层序———下硬上软型顶板
主要为在以河流作用为主的三角洲平原环境下形成的沉积层序。从下向上，由砂岩 -粉砂岩 - 砂、泥岩互层 - 泥岩构成。顶板岩体力学强度由下往上迅速降低，中间存在明显的沉积弱面。由于河道砂岩体横向上多呈透镜状，在砂体下两侧大都为泥岩，并随砂岩变薄尖灭，泥岩厚度逐渐加厚。砂岩与泥岩交界面常由于在成岩作用过程中产生的差异压实作用而产生滑面和纵向节理，从而使岩体强度降低，给支护带来一定的困难。
研究区 L -1 号孔 3 煤层顶板岩层组合为下硬上软型顶板 ( 图3.22) ，由下往上主要包括分流间湾、分流河道、天然堤、决口扇及泛滥平原沉积组合，具有明显的向上变细的半韵律结构，岩相变化快，砂体中层理发育，类型丰富。层序底部有大型板状交错层理和槽状交错层理，上部为水平层理。整个层序的底部具明显的冲刷构造，冲刷面常沉积为粗砂岩和中砂岩，向上沉积粉砂岩、泥岩和粘土岩，层理构造规模及层厚均有向上递减趋势。龙固 L -12 号孔 3 煤层顶板岩层组合亦属于下硬上软型顶板 ( 图3.23) ，由下往上主要包括分流间湾、分流河道、天然堤、决口扇及分流间洼地沉积组合，具有明显的旋回构造。岩相变化快，砂体常呈透镜体产出，层理发育，类型丰富。
岩体工程性质与沉积环境存在着密切的关系，在分流河道内沉积的中砂岩与细砂岩形成于较高能量的沉积环境，总体上岩石的粘土含量较少，粒度以砂级为主，经成岩胶结后具有相当高的力学强度。同时在分流河道沉积环境中，不同的河道深度水动力条件也有差异，即由下向上水动力条件逐渐减弱，底部堆积了含泥质包裹体、植物茎干及碎片和粒度较粗的沉积物，粘土质较少，原生孔隙较为发育，在成岩过程中化学胶结物往往难以完全充填胶结这些原生孔隙，成岩后尚存在较大的孔隙度而呈半充填型式，因此在分流河道层序中相对上部的砂岩而言，底部砂岩力学强度有所降低; 而在分流河道的中上部，水力条件较强，粘土杂质较少，并且具有较好的分选性，原生孔隙度适中，在成岩过程中化学胶结物可以较好地胶结充填这些孔隙，因此，整个沉积层序下部即分流河道相的中上部砂岩具有相当高的力学强度，向上至顶部，由于水动力减弱、水位变化等影响，以悬浮载荷沉积作用为主。因此，岩石体力学强度低。上部岩层沉积在分流间洼地、决口扇以及泛滥平原地区，砂泥岩粒度较细，一般为粉砂岩、粘土岩及粉泥或粉细互层沉积，水动力条件相对较弱，粘土杂质含量明显增加，力学性质有下降的趋势。
图3.22 龙固矿 L -1 号孔煤层顶板组合特征 ( 下硬上软型)
图3.23 龙固矿 L -12 号孔煤层顶板沉积组合特征 ( 下硬上软型)
下硬上软型顶板，在采动过程中顶板稳定性极好，但易造成大面积冒顶事故，需采用特殊方法控制和管理。
( 2) 向上变粗层序———下软上硬型顶板
这种类型主要形成于三角洲平原沉积环境，如大型决口扇和分流间泛滥平原沉积，发育较好的三角洲沉积体系。从下向上粒度逐渐增大，因而沉积物的岩性及结构，在垂直层序上具有下细上粗的特征，如 L -2 号孔煤层顶板组合为下软上硬型 ( 图3.24) 。煤层顶板沉积层序下部为泥炭沼泽相、分流间洼地及分流间湾相，上部为分流河道相及分流间泛滥平原，整体为向上变粗的沉积层序。岩体工程性质由下向上有增高的趋势。
由于沼泽沉积中有大量的植物根茎，炭质含量高，破坏了沉积物的原始结构。定向排列的植物碎片、碎屑化石及镜煤条带，形成大量的沉积软弱结构面，使岩体力学强度大大降低。沼泽相之上的泥岩、粉砂岩均形成于较弱的水动力条件，一般为低能静水环境，以悬浮载荷的沉积作用为主，发育水平层理或波状交错层理，因此岩体力学强度低，上部主要为分流河道相砂岩，岩体工程力学性质迅速增高。
下软上硬型顶板，符合岩层发育的一般规律，在采动过程中为比较理想的组合型式，通常要根据顶板下部软质岩石的厚度即直接顶和采高来控制和管理顶板。
( 3) 粗细相间层序———复杂型顶板
这类组合主要形成于越岸沉积、分流间湾和大型决口扇环境，与分流河道相沉积伴生，分布于分流河道的一侧或两侧，其沉积均以灰白色中细粒石英砂岩与深灰色粉砂质泥岩及互层为特征。砂岩中见小型交错层理和波状交错层理。
复杂型顶板沉积层序由下向上沉积有分流间洼地、分流河道、决口扇、分流间泛滥平原等 ( 图3 -25) 。沉积形成复杂型顶板时，水动力条件起决定作用。砂泥岩互层形成于水动力强弱交替、变化频繁且剧烈的环境中，使得沉积物在成分和结构上产生不均一性和交互性，沉积软弱结构面发育。此外，在较厚的泥岩中往往发育一层或数层炭质页岩或薄煤层。在细砂岩沉积层中局部发育裂隙，充填方解石脉，底部具大型槽状交错层理，具冲刷结构。
顶板岩体沉积组合结构对顶板稳定性产生很大影响。复杂型顶板，从本质上讲，主要有两种组合型式:
1) 煤层顶板由下向上硬度不同，岩性岩层在垂向上旋回变化，因此岩层内层理面发育，类型丰富，分层厚度小，顶板易产生弯曲变形 ( 图3.26) 。
2) 软硬岩层间夹有煤线或薄弱软岩层，形成一软弱结构面，构成复合关系。由于薄顶煤层及其下伏含植物根的粘土岩力学强度小，在采动过程中沿此层易于产生离层冒落。因此，这类顶板稳定性差，管理困难 ( 图3.25) 。
3.6.2.2 煤层顶板结构分区
( 1) 龙固井田 3 煤顶板岩性分区
根据钻探、测井资料和物探解释结果，确定煤层顶板岩性空间展布，划分顶板岩性分区 ( 图3.27) 。
图3.24 龙固矿 L -2 号孔煤层顶板沉积组合特征 ( 下软上硬型)
图3.25 龙固 144 号孔煤层顶板组合 ( 复杂型)
图3.26 龙固 G -40 号孔煤层顶板岩性组合 ( 复杂型)
图3.27 龙固井田 3 煤顶板岩性分布图
由图3.27 可以看出，龙固井田 3 煤层顶板以泥岩为主的地区呈条带状连续分布，中南部面积较大，北部南北窄条带状分布，面积较小; 顶板以中粗砂岩为主的区域也以条带状分布在井田的中部和南部，面积较小; 其余地区煤层顶板以细砂岩和粉砂岩为主，约占全区的 60%，说明全区大部分区域从岩性上看属于比较稳定区域。
( 2) 龙固井田 3 煤顶板岩性组合类型分区
统计 3 煤层直接顶岩性与第一层老顶砂岩之间的组合关系，把顶板岩层组合类型分为: 老顶与煤层直接接触、煤层 - 泥岩 - 老顶组合、煤层 - 粉细砂岩 - 老顶组合、煤层 -泥岩 - 粉细砂岩 - 老顶组合、煤层 - 粉细砂岩 - 泥岩 - 老顶组合等类型。按照各钻孔统计的岩性组合不同，绘出顶板岩性组合分区图( 图3.28) 。
图3.28 龙固井田 3 煤层顶板岩层组合分区图
图3.28 主要反映 3 煤层上部直接顶岩性与老顶岩层的组合关系，本区直接顶与老顶岩层组合可分为 5 种类型。
Ⅰ.老顶直接位于煤层之上，这种类型主要位于井田东部，呈条带状出现，出现面积较大，约占井田面积的 20%左右，老顶砂岩厚度较大，具有很高的力学强度，只有受到较强的动力地质作用时，老顶砂岩的稳定情况才会受到影响，一般较小作用对顶板稳定性影响微弱。所以这类顶板在工程地质上属最稳定顶板。但由于采后应力集中，常发生大面积塌顶，因此采后需要特殊的治理措施控制顶板。
Ⅱ.粉砂岩、细砂岩 - 老顶组合型式，指煤层之上有数层较薄的粉砂岩和细砂岩岩层，之上为一厚层老顶砂岩。这样的顶板组合型式主要分布在井田西部，井田北部和东南部小面积出现，约占井田的 25%左右。这类顶板是比较稳定的类型，老顶下部的细砂岩、粉砂岩直接顶具有一定的力学强度，在不考虑其他方面因素的影响时，这种组合方式一般是稳定的，但实际情况往往很复杂，岩层中常有裂面，节理等结构面存在，使岩层的稳定情况大不相同。直接顶板岩层不太厚时常因采动影响而跨落下来，给顶板的稳定分析带来一定的难度。
Ⅲ.泥岩 - 粉砂岩 - 老顶组合型式指直接顶由泥岩和粉砂岩构成，上部与厚层砂岩老顶相接。这类顶板类型主要在矿区中部呈连续带状出现，东北部也有部分出现，约占全区面积的 25%。此类顶板属于较不稳定类型，直接顶岩性工程性质很低，随采随落，如果老顶强度不够大，则有可能随直接顶一起冒落，造成整个顶板的失稳。
Ⅳ.粉砂岩 - 泥岩 - 老顶组合与泥岩 - 粉砂岩 - 老顶组合型式性质类似，岩体工程性质较低，属较不稳定顶板组合类型。仅在煤田南部零星出现，约占全区面积的 5%左右。
Ⅴ.泥岩 - 老顶组合型式，指 3 煤层之上以泥岩和厚层老顶砂岩组合，当泥岩很薄时被称为伪顶，如果泥岩有一定的厚度，则归为直接顶。这种类型的顶板是最不稳定的，泥岩的工程性质很低，随煤层向前开采，直接顶泥岩失稳，垮落下来，破坏顶板岩层原有的平衡状态，常产生顶板冒顶事故。
绛旓細琛6.11 鍚叅宀╃郴宀╃煶鍔涘寮哄害绫诲瀷 2) 涓嶅悓宀╂х殑缁勫悎鍏崇郴涔熸樉绀烘湁涓嶅悓鐨勫博鐭冲姏瀛︽ц川銆 路鐓ゅ眰 - 鑰侀《鐮傚博缁勫悎,椤舵澘缁撴瀯涓哄叏纭瀷鎴栦负鎬ц川鐩歌繎鐨勫潥纭博灞,鍏锋湁涓嬬‖涓婅蒋鍨嬬粨鏋,杩欑缁勫悎鐨勯《鏉垮博鐭冲己搴﹂珮,杈冪ǔ瀹,涓嶆槗鍨惤,灞炵ǔ瀹氬瀷椤舵澘 ( 鈪犵骇) 銆 路鐓ゅ眰 - 娉ュ博 - 鑰侀《鐮傚博缁勫悎鎴栫叅灞 - 绮夌爞宀 - 鑰侀《...
绛旓細2#鐓ゅ眰涓昏鍦ㄧ熆鍖哄寳閮ㄥ彲閲,鑰5#鐓ゅ眰鍒欎富瑕佸湪鍗楀尯鍙噰,鍖楀尯2#鐓ゅ眰鐩存帴椤朵互娉ュ博銆佺爞璐ㄦ偿宀╁拰绮夌爞宀╀负涓,鍏舵涓虹爞宀(鍥3.5)銆傚悇宀╂у尯鍛堝寳瑗-鍗椾笢鍚戞潯甯︾姸鍒嗗竷銆傜爞宀╁尯涓昏浣嶄簬鐕庡師浜曠敯涓儴鍜屾鏍戝潽浜曠敯鍗楅儴,鍛堟槑鏄剧殑娌抽亾鐮傚博褰㈡鐗瑰緛銆傜洿鎺ュ簳涓轰綆閫忔皵鎬х殑娉ュ博銆傚崡鍖鸿薄灞变簳鐢5#鐓ゅ眰鐩存帴椤舵澘澶氫负娌冲簥鐩镐腑缁嗙矑闀跨煶鐭宠嫳...
绛旓細2.鐓ゅ博鐓よ川鐗瑰緛 (1)瀹忚鐓ゅ博绫诲瀷 婊囦笢榛旇タ鍦板尯鍚勭鐓ゅ眰鍏跺畯瑙傜叅宀╃粍鍒嗙粍鎴愪互鏆楃叅銆佷寒鐓や负涓汇傜叅鐨勭粨鏋浠ユ潯甯︾姸銆佺嚎鐞嗙姸涓轰富,娆′负鍧囦竴鐘躲佸彾鐗囩姸銆佺矑鐘剁瓑,鐓ょ殑鏋勯犲涓哄潡鐘,鍐呯敓瑁傞殭鍙戣偛,鏄撶銆傜叅宀╃被鍨嬩互鍗婃殫鍨嬨佸崐浜瀷銆佸厜浜瀷涓轰富,鐩樺幙鐏摵銆佹按鍩庛佸ぇ娌宠竟銆佹豹瀹跺銆佸皬娌宠竟浠ュ強鍏灊娑濇渤绛夊湴鍥犲惈鏍戣剛...
绛旓細渚濇嵁娌夌Н鏉′欢銆佹瀯閫犲彂鑲鐗圭偣鍜宀╃煶鍔涘鐗瑰緛,鎸夌収鍩烘湰鍥犵礌鏉冮噸澶у皬杩涜澶嶅悎鍙犲姞,鎶婂厲宸炵叅鐢涓婚噰鐓ゅ眰椤舵澘鍩烘湰绫诲瀷鍒嗕负4绉:椤舵澘闈炲父绋冲畾鍖恒侀《鏉跨ǔ瀹氬尯銆侀《鏉夸腑绛夌ǔ瀹氬尯鍜岄《鏉夸笉绋冲畾鍖(鍥7.10)銆 鍥7.10 鍏栧窞鐓ょ敯涓婚噰鐓ゅ眰椤舵澘绋冲畾鎬х患鍚堝垎鍖哄浘 椤舵澘闈炲父绋冲畾鍖,涓昏浣嶄簬浜曠敯涓寳閮,浠庢矇绉佹瀯閫犮佸博鐭冲姏瀛︾瓑鏂归潰鍒嗘瀽,鍧囧睘浜...
绛旓細T.V.Petranoff ( 1980) 鍜 H.H.Damberger ( 1980) 鎸囧嚭,浜曚笅鍥為噰鏃,鐓ゅ眰椤舵澘鐨勮川閲忓彇鍐充簬鍚勭宀╃煶绫诲瀷鐨鍐呭湪鑱旂郴銆佸悓娌夌Н鏋勯犮佹矇绉棭鏈熺殑鍘嬪疄寮哄害鍜屽悗鏈熸瀯閫鐗瑰緛璇稿洜绱犮傚叾涓《鏉跨殑澶ч儴鍒嗙壒寰佸彲鑳戒笌娌夌Н浣滅敤鎴栨棭鏈熷帇瀹炶繃绋嬫湁鍏,鍚庢湡鐨勬瀯閫犺繍鍔ㄨ捣鐫寮哄寲杩欎簺鏃╂湡鐗瑰緛鐨勪綔鐢ㄣ1982 骞,缇庡浗瀛﹁ C.D.Elifrits 灏...
绛旓細鐓ゅ眰椤舵澘绋冲畾鎬у奖鍝嶅洜绱犱紬澶,浣嗘槸涓嶅悓鍦板尯宸紓寰堝ぇ,瑕佸鎵鹃《鏉跨ǔ瀹氭ц瘎浠锋寚鏍,蹇呴』浠庡叾褰卞搷鍥犵礌鍏ユ墜,鍙互璇,鎸囨爣浣撶郴鐨勫缓绔嬫槸鍦ㄥ奖鍝嶅洜绱犲熀纭涓婃彁鐐艰屾垚鐨勩 7.1.1 褰卞搷鐓ゅ眰椤舵澘绋冲畾鎬х殑鍦拌川鍥犵礌 7.1.1.1 鐓ゅ眰椤舵澘宀╂ 宀╂ф槸褰卞搷鐓ゅ眰椤舵澘绋冲畾鎬х殑鏈鍩烘湰涔熸槸鏈閲嶈鐨勫洜绱犮傜叅灞傞《鏉垮博鎬у嚑涔庡叏涓烘矇绉博灞,鏋佸皯鏁颁负宀╂祮宀...
绛旓細鐜颁粖瀵鐓ゅ眰椤舵澘鐨勭爺绌跺凡褰㈡垚浜嗗博浣缁撴瀯鐞嗚銆佺熆鍘嬬悊璁哄拰鍦拌川妯″瀷銆佸姏瀛︽ā鍨嬬瓑鐞嗚鍜屾柟娉曪紝鍦拌川鍥犵礌瀵圭叅灞傞《鏉跨ǔ瀹氭ц捣鎺у埗浣滅敤锛岄《鏉绫诲瀷鐨鍒掑垎鍙婄患鍚堣瘎浠峰拰棰勬祴瀵逛簬椤舵澘绠＄悊鏈夐噸瑕佹寚瀵间綔鐢ㄣ傚浜庣熆浜曢噰鎺樺伐绋嬶紝鐓ゅ眰椤舵澘绋冲畾鎬т富瑕佺敱椤舵澘宀╀綋鍔涘鎬ц川鍙婂博浣撲腑搴斿姏鍒嗗竷瑙勫緥鎵鍐冲畾锛岃岄《鏉垮姏瀛鐗瑰緛鍒欏彈椤舵澘鍦拌川缁撴瀯鐨...
绛旓細閮ㄥ垎鐭垮尯鍙兘浠呰鍒板叾涓袱銆佷笁绉绫诲瀷锛屽鍦ㄥ瓱搴勭熆銆侀櫠涓鐭垮拰閮簩搴勭熆绛夛紝骞舵湭鍑虹幇鏄庢樉鐨勫ぉ鐒剁劍甯︽垨宀╃劍娣峰悎甯︼紝宀╂祮宀╀綋鐩存帴涓鐓ゅ眰鎺ヨЕ銆傚博鐒︽贩鏉傚甫鐨勭壒鐐鏄互宀╂祮宀╀负涓伙紝宀┿佺劍娣锋潅锛屾湁杈冨鐨勭⒊璐ㄦ崟鎺充綋銆傚ぉ鐒剁劍甯︽湁鏃跺彲杩涗竴姝ュ垝鍒嗕负鏌辩姸銆佸潡鐘跺拰绮掔姸澶╃劧鐒﹀甫绛夌被鍨嬶紝鐒︿綋涓鑸亸閽㈢伆鑹诧紝鍏锋湁姣旈噸澶...
绛旓細2.2.2.510鍙风叅灞 浣嶄簬澶師缁勪腑閮紝K2涓嬪垎灞傜煶鐏板博涓虹洿鎺椤舵澘锛屽叏鍖哄彂鑲诧紝浣嗗帤搴﹀彉鍖栧ぇ銆備互澶у唱娌充负鐣岋紝璇︽煡鍖轰笢銆佽タ閮10鍙鐓ゅ眰鐗瑰緛鍚勫紓锛屽舰鎴愪袱绉绫诲瀷鐓ゅ眰銆傝タ閮ㄧ被鍨嬶紝鍘氬害鍙缁撴瀯鍙樺寲杈冨ぇ锛屼笖鏃犳槑鏄捐寰嬶紝鐗瑰帤鐓ょ偣瀛ょ珛銆侀浂鏄熷嚭鐜帮紝鏈1锝3灞傚す鐭革紝涓嶅彲閲囧尯涓庡彲閲囧尯鍙傚樊鍒嗗竷;涓滈儴绫诲瀷锛屽帤搴﹁杽鑰岀ǔ瀹氾紝...
绛旓細鍙傝銆婁腑鍥界叅灞傛皵鐩嗗湴鍥鹃泦銆嬧滈搧娉曠泦鍦板湴璐ㄥ浘鈥濄佲滈搧娉曠泦鍦伴槣鏂扮粍鍚勬鍘氬害琛ㄢ濄佲滈搧娉曠泦鍦伴槣鏂扮粍鍙閲囩叅灞傜壒寰琛ㄢ濄佲滈搧娉曠泦鍦颁笅鐧藉灘缁熼槣鏂扮粍鐓ゅ眰鍘氬害鍥锯濄佲滈搧娉曠泦鍦颁笅鐧藉灘缁熼槣鏂扮粍15鐓ゅ眰鍚皵閲忓浘鈥濄佲滈搧娉曠泦鍦伴槣鏂扮粍鐓ゅ眰绛夋俯鍚搁檮鏇茬嚎鈥濄佲滈搧娉曠泦鍦扮叅灞傚惈姘旈噺鍙婂偍灞傚弬鏁拌〃鈥濄佲滈搧娉曠泦鍦癉T3浜曟皵姘翠骇閲忔洸绾库...
