弱胶结地层条件下垮落带岩层破碎冒落特征与压实变形规律试验研究

孙利辉^1,2，纪洪广³，蒋华³，曾鹏⁴，杨本生^1,2

1. 河北工程大学矿业与测绘工程学院2. 河北省煤炭资源综合开发与利用协同创新中心3. 北京科技大学土木与资源工程学院4. 江西理工大学资源与环境工程学院

摘 要：采空区顶板岩层的破碎、冒落、压实、类固结等性能是影响垮落带高度变化的重要因素。通过破碎岩石压缩实验和岩石崩解实验,研究了不同类型岩石的破碎、崩解性能,分析了岩石膨胀变形—破碎冒落—充填压实—蠕变固结的变形过程及特征,揭示了我国东部和西部矿区岩石变形破坏的差异性。研究结果表明:弱胶结岩石具有强碎胀、易崩解的特性,西部弱胶结岩石较中东部岩石更易破碎,耐崩解指数较中东部岩石偏小,岩石耐崩解指数随崩解循环次数增加呈线性递减关系;相同采高条件下,西部弱胶结地层工作面初始垮落带高度较中东部岩层工作面小,弱胶结地层工作面垮落带趋于稳定后垮落带高度的变化量大,弱胶结岩石的胶结性越差这种特性越强。相似模拟试验结果证明了理论分析的可靠性。

关键词：弱胶结地层;垮落带;岩层破碎;压实变形;时变规律;