力分布的特征是哪里支护刚度大，分布到哪里的载荷就大，我们这种现象称，为应力重新分布的集硬效应。其结果是在采空区上方顶板中产生卸载空间，采空区边界煤层上覆岩层形成加载空间支承压力空间。卸载空间到定限度将产生垮落。垮落是自下而上发展的，最下位岩层或岩层组首先落称为初次垮落，其上位岩层的垮落称为后继垮落后继垮落次序排前的称为前垮落，次序排后的称为后序垮落。初次垮落线明显受到支护阻力的影。另外，使岩层沿支护外侧来空区侧切断，岩层未出现可见破断裂隙时，及时架设支比岩层已经形成明显裂缝时再支护所需要的支护阻力小。从而表明，及时支要求的切顶力小。支护对后继垮落所产生的影响是通过已垮落岩层的残留顶板递的，这种影响与后继垮落的先后次序有关。次序越排前受支护的影响相对越明显，反之，越不明显。在固定边界处，前后垮落的岩层形成的个倒台阶，即后序垮落边界总是在前序垮落边界的外侧，就好像初次垮落的边界对整个垮落的边界起到了导向作用。我们把上覆岩层的这种自下而上的垮落过程称为前期破坏活动或期破坏活动。通过改变边界支护方式能够改变下位岩层尤其初次垮落岩层的垮落边界位置，进而政变整个垮落线的位置。这种特点是研究沿空留巷支护对围岩前期作用的重要依据。随着垮落层位的不断提高，固定边界己。垮岩层残留边界由承载状态转入了加载状态。当加载达到定程度，即达到下位岩层整个残留边界的总极限承载能力时，残留边界就会产生二期破断。二期破断不同于前期破断除下位冒落带所对应的那部分的岩层之外，其余岩层都受到前期破断岩层结构和未垮岩层的夹持作用，下沉受顶板制约。二期破断的破断线不是条而是多条分布在个区域上。由于前期垮落的岩层已受到定程度的压实，并在边界处形成了稳定结构，这种边界结构构成了二期破断岩层的支座。当这种支座的刚度等于或大于煤体的刚度时，上覆岩层的下沉将以平移甚至反转的形式下沉。上覆岩层的这种下沉会加剧煤帮的挤出，增大底鼓量。这种现象在现场经常遇到。平移下沉的另重要特点是般不破坏前期形成的平衡结构的稳定性，而且能使岩层沿平衡结构的内界面向巷道空间收缩，也就是说，岩层自身平衡结构的范围加大了。如中国矿业大学届本科生毕业设计第页果顶板比较完整时，岩层结构的内临界面能够收缩到巷道轮廓面上。此时，去掉巷道支护不影响巷道的稳定性。也就是说，上覆岩层活动后期去掉巷道支护，巷道应该仍是稳定的。但当顶板比较破碎时这种收缩只能到冒落带的上临界面。上述分析表明，设计沿空留巷最大支护载荷主要以上覆岩层的前期规律为依据。设计沿空留巷最大支护变形主要以上覆岩层后期活动规律为依据。把煤炭从岩层系统中开采出来，破坏其原有的围岩应力平衡，使采空区上覆岩层失去了承载体，造成了应力重新分布。岩层应力分布的特征是哪里支护刚度大，分布到哪里的载荷就大，称为应力重新分布的集硬效应。采空区顶板支护刚度大，巷道顶板支护刚度相对较低，其结果是在采空区上方顶板中产生卸载空间，发生应力释放，采空侧边界上覆岩层形成加载空间。采空区顶板应力释放达到定限度将产生自下而上的垮落，下位岩层或岩层组首先垮落称为初次垮落，其上位岩层的垮落称为后继垮落。另外，要使岩层沿支护外侧采空区侧切断，在岩层未出现可见破断裂隙前进行支护比岩层已经形成明显裂缝时再支护所需要的支护阻力小，即及时支护要求的切顶力小。垮落所产生的应力冲击对支护的作用是通过已垮落岩层的残留顶板传递的，越先垮落的岩层对支护的影响越大，后继垮落对支护产生的冲击会被前期垮落所形成的自稳结构吸收部分，作为弹性应变能或塑性应变能储存起来，这种影响与后继垮落的先后次序有关，与垮落岩层的厚度有关。支护对次序越排前的支护的影响相对越明显，反之，越不明显。在固定边界处，前后垮落的岩层形成的个倒台阶，即后序垮落边界总是在前序垮落边界的外侧，如图。把上覆岩层的这种自下而上的垮落过程称为前期破坏活动。这阶段支护结构所承担的应力主要是由采空区顶板垮落引起的，其作用主要作用在充填墙体上，会造成墙体向巷道和顶板方向的变形，而煤帮则不会产生明显变形。如果在前期采用了恰当的支护方式，则能改变下位岩层尤其初次垮落岩层的垮落边界位置，进而改变整个垮落线的位置，优化墙体的受力结构，有利于沿空留巷的围岩控制。这种特点是研究沿空留巷支护对围岩前期作用的重要依据。图采空侧顶板破坏示意图随着垮落层位的不断提高，采空区原高刚度的支架已经前移，支护刚度为松散破碎顶板的港大，固定边界已垮岩层残留边界由承载状态转入了加载状态。当加载达到定程度，即达到下位岩层整个残留边界的总极限承载能力时，残留边界就会产生二期破断。二期破断不同于前期破断，除下位冒落带所对应的那部分的岩层之外，其余岩层都受到前期破断岩层结构和未垮岩层的夹持作用，下沉受到制约。二期破断的破断线不是条而是多条分布在个区域上。由于前期垮落的岩层已受到定程度的压实，并在边界处形成了稳定结构，这种边界结构对二期破断岩层有很好的承载作用。当边界结构的刚度等于或大于煤体的刚度时，其中国矿业大学届本科生毕业设计第页垮落所造成的应力将主要分布在煤帮侧，其上覆岩层的下沉将以平移甚至反转的形式表现，压力作用在煤帮，会加剧煤帮的挤出，增大底鼓量。这阶段的变形就要求支护时必须加强对煤帮的支护，给予煤帮足够的支承力。随着二期垮断的发展，已经稳定的岩层上方平衡的未垮岩层还会失去平衡，产生下沉。把上覆岩层的这种活动叫做上覆岩层的后期活动，后期活动会加剧沿空留巷上覆岩层的平移下沉以及巷道煤帮的挤出，使巷道煤帮内的支承压力范围加大。巷道支护包括充填体支护顶不住由于岩层后期活动而引起的平移下沉。在后期活动过程中，改变支护阻力的大小，对上覆岩层的平移下沉几乎没有影响。平移下沉具有给定变形特点，此时支护载荷完全取决于有效支护刚度的大小，有效刚度越大，载荷也越大，将这个规律称为硬支多载规律。分析表明，沿空留巷顶板和煤帮的变形主要是由二期破断和后期活动引起的，而充填墙体的水平变形主要是由前期活动造成的，而其顶板下沉主要是二期破断和后期活动共同作用造成的，因此，设计沿空留巷最大支护载荷主要以上覆岩层的前期规律为依据，设计沿空留巷最大支护变形主要以上覆岩层后期活动规律为依据。因此，墙体的顶板变形与水平位移的大小与顶板岩层的密度有很大关系，岩浆岩侵入段前期破坏活动所垮落的岩层为岩浆岩和粉砂岩，密度高，由重力和后续垮落冲击造成的对充填墙体的侧向压力较大，而二期破断和后期活动造成的平移下沉压力也与岩层自重为主，岩浆岩造成的压力也较大。因此，上覆岩层特别是直接顶岩层密度越大，墙体所承受的压力就越大，变形就越明显。采空侧围岩活动的空间特征采空区顶板经过三个阶段打垮落后最后形成的空间结构是种柱面体，垮断线与轴线得到夹角是垮断角。由图可看出，把沿空留巷上覆岩层分成了三区带，错动离层带Ⅱ处于二次破断区Ⅲ和垮落区Ⅰ之间，采空区Ⅰ区在上侧，煤帮在Ⅳ区下方，沿空留巷位于Ⅱ或Ⅲ的下方，Ⅱ区Ⅲ区的下沉直接影响沿空留巷的围岩变形特点及大小。若Ⅰ区下沉，将导致Ⅱ区随之旋转下沉，进而影响Ⅲ区，使沿空留巷受力状态发生改变，这说明如果采空区已垮岩层不稳定，则整个岩层将出现链索式的不稳定变化，巷道受力也会发生改变如果Ⅰ区已压实稳定后，Ⅱ区的下沉将受到Ⅰ区和Ⅲ区的阻止，可见Ⅱ区的稳定要受Ⅰ区的直接影响Ⅲ区的下沉，将受到Ⅱ区和Ⅳ区的阻止，Ⅱ区的下沉又推动Ⅰ区，因Ⅰ区已经稳定，则Ⅲ区的下沉取决于Ⅱ区Ⅳ区的支承刚度，并且Ⅲ区的下沉过程中要向刚度低的侧偏转。虽然说人为的将上覆岩层分成若干区域，但各区域间仍以力的形式相互连接，共同作用。因此，如果巷道处于Ⅲ区下方，则巷道顶板是稳定的，不易冒落如果巷道位于Ⅱ区下方，顶板易受扰动而冒落，此时的支护载荷是由变形地压和冒落地压共同引起的如果Ⅱ区承载刚度大于Ⅳ区，则煤帮易片帮，破坏。为了保证巷道顶板不冒落，支护载荷至少应与冒落地压相适应。也就是说，设计沿空留巷顶板支护最小载荷不得小于冒落岩层的载荷，煤帮支护载荷不能小于冒落载荷的侧向作用载荷。从其空间特征分析更能明确看出，支护载荷的确定与冒落载荷密切相关，如淮北卧龙湖矿顶板整体刚度较大，支护系统薄弱点为充填墙体和煤帮，这就造成必然的结果是墙体在压力作用下变形较大，煤帮有定变形，但巷内顶板变形较小。采空区顶板岩层垮断活动形成的最后空间结构是种柱面体旋转体的母线面体的依中国矿业大学届本科生毕业设计第页次嵌套，二次破断区及微破裂区随着距工作面距离的增大而增大。不同采高和不同岩性的直接顶板，所需要的支护前作用的临界值不同。采高越大，直接顶板越硬，多分层越厚，临界值就越大，之则越小。根据极限分析理论，当岩层破断时，能使顶板沿充填体支护集中力作用点破所需的充填体支护阻力称为支护阻力。留巷支护体的合理支护阻力不得小于冒岩层的载荷顶板岩层进入后期活动过程的主要特点是巷道上方岩层可能冒落。板岩层平移或反转下沉引起的煤帮挤出和底鼓量加剧。我们把支护在这个过程中的作用称为支护的后期作用。可见，支护的后期作用是保证岩层不垮落，防止煤帮挤出或片帮造成巷道状况恶化加固煤帮以提高煤帮承载能力，减少后期下沉量，加固底板减少底鼓量。同时，要求支护有足够的双向可缩性以适应顶板层整体下沉引起的给定变形。支护后期作用，能够维持顶板岩层相当于前期冒落带厚度的岩层不冒落，并与上部岩层不离层。总之，支护前期后期作用与板岩层的前期和后期活动是对应的。前期作用主要考虑使顶板破断线位于支外侧，要求尽早支护，保证支护具有较高的初撑力或增阻速度较大的支护刚前期应坚持以顶为主，顶让兼顾的原则。设计支护最大载荷以前期主。后期作用在要求具有适当的双向承载性能的同