离层

离层原一般是指直接顶与老顶间的离层，就是说随着工作面的推进，直接顶发生变形，老顶也发生变形，在直接顶跨落之前，直接顶和老顶都存在一个最大挠度，如果直接顶最大挠度不大于老顶的最大挠度就不离层，反之，就发生离层；简单的说就是直接顶与老顶之间的相互分离。

植物学概念

在叶将脱落时，叶柄基部或靠近基部的部分，有一个区域内的薄壁组织细胞开始分裂，产生一群小型细胞，以后这群细胞的外层细胞壁胶化，细胞形成游离状态，因此支持力量变得异常薄弱，这个区域就称为离层。

叶为什么会脱落？脱落后的叶痕为什么那样光滑呢？这是因为在叶柄基部或靠近叶柄基部的某些细胞，由于细胞的生物化学性质的变化，最终产生了离区的原因。离区包括离层和保护层两个部分。因为支持力弱，由于叶的重力，再加上风的摇曳，叶就从离层脱落。有些植物叶的脱落，也可能只是物理学性质的机械断裂。

岩层移动离层演化规律及其应用

通过试验与理论分析，对岩层移动过程中的离层位置与离层量、离层动态发育特征及其影响因素进行了深入研究。结果表明:覆岩离层主要出现于各关键层下，覆岩离层最大发育高度止于覆岩主关键层。当相邻两关键层复合破断时，尽管上部关键层的厚度与硬度比下部关键层大，其下部也不会出现离层。关键层初次破断后的离层区长度和最大离层量仅为关键层初次破断前的25%~33%。因此，离层区充填应在关键层初次破断前进行，并保持关键层不破断。针对覆岩离层区充填工艺不能阻止覆岩关键层初次破断的问题，提出了离层区充填与留设煤柱相结合的“覆岩离层分区隔离充填减沉法”，发展了覆岩离层充填减沉技术。

覆岩离层位置

关键层理论研究证明，岩层移动由下往上成组运动，岩层移动的动态过程受控于关键层的破断运动。当第1亚关键层破断时，它所控制的上覆岩层组与之同步破断运动，并在第2亚关键层下出现离层，如此往上发展直至覆岩主关键层下出现离层。主关键层的破断导致上覆直至地表的所有岩层同步下沉。由岩层移动的动态发育过程研究结论可知，岩层移动过程中的离层主要出现于各关键层下，覆岩离层最大发育高度止于覆岩主关键层，判别覆岩离层位置只需按文献判别出覆岩中关键层位置即可。

覆岩离层动态演化规律

模拟及实测研究表明，关键层运动对离层的产生、发展与时空分布起控制作用。

(1)沿工作面推进方向，关键层下离层动态分布呈现两阶段发展规律:即关键层初次破断前，随着工作面推进，离层量不断增大，最大离层位于采空区中部。关键层初次破断后，关键层在采空区中部离层趋于压实，而在采空区两侧仍各自保持一个离层区。工作面侧的离层区是随着工作面开采而不断前移的，工作面侧离层区最大宽度及高度仅为关键层初次破断前的1/4~1/3左右。从平面看，在采空区四周存在图4所示一沿层面横向连通的离层发育区，称之为采动裂隙“O”形圈。

(2)沿顶板高度方向，随工作面推进离层呈跳跃式由下往上发展。首先，第1层亚关键层下出现离层，当其破断后其下离层呈“O”形圈分布;此时，上部第2层亚关键层下出现离层，当其破断后其下离层呈“O”形圈分布，如此发展直至主关键层。

覆岩离层分区隔离充填减沉原理

覆岩离层注浆减沉的基本原理是利用岩移过程中覆岩内形成的离层空洞，从钻孔向离层空洞充填外来材料来支撑覆岩，从而减缓覆岩移动往地表的传播。覆岩离层注浆充填与采空区充填的不同在于其充填区不在采空区而在上部岩层，充填工作不会干扰井下工作面的生产。

关键层初次破断前的离层区发育、离层量大，易于注浆充填;而一旦关键层初次破断后，关键层下离层量明显变小，仅为关键层初次破断前的25%~33%，注浆难度增加。因此，离层注浆必须在主关键层临初次破断前进行。钻孔布置及最佳的注浆减沉效果应保证关键层始终不发生初次破断。

由于离层区充填为非固结充填材料，浆液浓度稀，关键层下离层随采面推进不断扩展，浆液随之向前流动，关键层初次破断前其下离层空间很难被充填满。因而，充填浆液不能对初次破断前的关键层进行支撑，因而不能阻止关键层的初次破断，从而影响后续离层注浆和注浆减沉效果。

覆岩离层分区隔离充填减沉原理的模拟

模拟开采方案为:煤层采出宽度80m，分区隔离煤柱宽度80m，采出两个工作面。分别模拟在覆岩主关键层下离层区进行充填与不充填两种状态下，分区隔离煤柱变形与受力状态。离层区充填体的增阻特性按矸石粉承载压缩特性的试验结果确定。

支承压力分布的模拟结果。可见由于离层区充填体分担了部分覆岩载荷，作用在隔离煤柱上的载荷明显减小。模拟结果表明，离层区充填后煤柱承受载荷减小，与煤柱宽度相等而未充填的煤柱相比，其安全系数增大，因而在保持相同安全系数的前提下，采用离层区充填后可减少煤柱宽度，提高采出率。

顶板离层监测的锚固巷道稳定性控制

在提出顶板离层概念的基础上，对顶板离层与锚固系统的变形协调条件以及离层临界值、失稳临界值及工程估计值的确定进行了分析；通过实例，说明了离层监测与反馈的应用；工程实践表明，采用顶板离层监测是锚固巷道稳定性控制的简易技术手段，其技术经济效果明显，是一种值得推广的实用方法。

顶板离层的概念

顶板离层系指巷道顶板岩层中一点与其上方一定深度内岩层中某点的相对位移量。顶板离层是地应力、围岩力学性质、围岩体结构、锚杆加固参数、巷道断面等诸因素综合作用的外在表现，因此，顶板离层值是一个能预测巷道稳定性的综合指标。

顶板离层监测分为两种形式：一种为顶板离层指示仪监测，它是顶板离层监测的常规仪器，用以监测锚固范围内及锚固范围外的离层情况，能随时警示顶板的变形情况并及早发现顶板失稳预兆；另一种为深基点位移计监测，它能反映不同深度围岩的移动变形情况，尤其适用锚固工程的稳定性研究。

顶板离层监测与反馈的基本原理

具体操作过程：设置分层基点，在掘进和回采期间进行常规观测。将不同层位的观测数据按所示统计处理，则可得到不同层位的离层值Si。然后将实测的离层值Si与设计规定的顶板离层临界值[Si] 相比较，若Si<[Si] 则顶板稳定，工程支护力满足要求；反之，则表明锚固参数设计不当，必须采取补救技术措施以确保锚固巷道稳定。

顶板离层指示仪的动态监测与反馈实例

利用顶板离层指示仪(以顶板表面为基准点，锚固区内固定基点距顶板表面距离为1.8～2.0m；锚固范围外，一般距离顶板约5.0～10.0m)，先后对3个矿务局、5个煤矿进行了现场观测及初始设计。

顶板离层临界值的反馈运用准则

当实测值超过离层临界值时，一般采取的工程技术措施是：

(1)对锚固区内，应采取加密锚杆间排距、加大锚杆直径、选用高强锚杆和增加锚固长度或提高粘结强度等互相配合的技术措施；

(2)对锚固区外，应采取加大锚杆长度或顶板追加锚索、增加两帮支护强度等措施；

(3)对巷道两帮，采用注浆加固，改变锚固参数及形式等措施。特殊条件下可采用外在支护形式，如架棚等。

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