裂隙帶是指該部分岩層在推進方向上裂隙的發育，各岩層的裂隙濃度已擴展到（或接近擴展到）全部厚度。在采場推進過程中能夠以“傳遞岩梁”的形式周期性斷裂運動，在推進方向上能始終保持傳遞水平力的聯繫。內應力場的主要壓力也是來源該部分岩層。裂隙帶隨煤層開採，覆岩的沉降、離層、破壞的形成具有從發生、發育(上升)、最大高度、回降、穩定的發育過程，裂隙帶最終形態必須是在工作面開採範圍達到一定程度。
基本介紹
- 中文名：裂隙帶
- 外文名：Fissure zone
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：部分岩層在推進方向上裂隙的發育
- 形式：“傳遞岩梁”
簡介,裂隙帶的形態,裂隙帶發育的動態特徵,裂隙帶高度的上限,
簡介
裂隙帶是指該部分岩層在推進方向上裂隙的發育，各岩層的裂隙濃度已擴展到（或接近擴展到）全部厚度。在采場推進過程中能夠以“傳遞岩梁”的形式周期性斷裂運動，在推進方向上能始終保持傳遞水平力的聯繫。內應力場的主要壓力也是來源該部分岩層。
裂隙帶的形態
傳統的認識認為，裂隙帶的邊界起點位於煤壁處，尹增德博士的大量現場實測和研究發現裂隙帶邊界與煤壁位置關係是：在煤壁前方或在煤壁上。從而描述導水裂隙帶邊界形態的參數要充分考慮邊界起點的位置參數，這顯然與傳統認識不一致，對於軟弱覆岩(包括分層開採下分層)條件下，裂隙帶形態為兩邊高中間略低的不明顯“馬鞍型”，而在中硬以上覆岩條件下則為兩邊高中闖低的明顯“馬鞍型”。此外，導水裂隙帶從邊界起點處到最高點的輪廓線也應考慮覆岩岩性組合條件。
裂隙帶發育的動態特徵
裂隙帶隨煤層開採，覆岩的沉降、離層、破壞的形成具有從發生、發育(上升)、最大高度、回降、穩定的發育過程，裂隙帶最終形態必須是在工作面開採範圍達到一定程度，推過相應位置一定時間(或距離)，覆岩破壞移動隨冒落矸石離層、裂隙壓實而形成，這在軟弱岩層及中硬岩層條件的覆岩破壞動態探測及相似材料模擬中都得到了充分證明。
在冒落帶岩塊幾乎充滿整個採空區的條件下，裂隙帶的彎曲下沉能保持其破斷後的岩塊仍能互相依次整體排列，從而在運動中各岩層間起互相制約的作用。根據測定，破碎了的岩塊群在受壓後其最終點體積膨脹量只是原來整體體積的1.05倍左右。隨著冒落帶壓實，裂隙帶就逐步穩定。另外根據實際測定在裂縫帶的各岩層之間存在有離層現象。
覆岩破壞範圍的最大高度與開採厚度的關係最為密切。一般隨著采厚增大，破壞高度也相應增加。以長壁全部冒落採煤法的裂隙帶發育情況為例，一般在炮采、普通機采條件下，薄煤層單層開採或中厚及厚煤層初次開採時的覆岩破壞高度與采厚呈線性關係，即隨著采厚增加，破壞高度將按線性比例增加。
增大厚煤層初次開採厚度或全層一次開採會引起裂隙帶高度的明顯增大，並使其馬鞍型分布形態的明顯程度大大增加；而增大重複開採厚度則一般使裂隙帶增高不明顯。重複開採對覆岩破壞範圍的最終形態也會帶來顯著影響。一般情況下，重複開採時覆岩破壞範圍的馬鞍型分布形態的明顯程度都將有所降低，分層開採數目越多，降低越明顯，有時甚至會使馬鞍型基本消失。
這主要是由於厚煤層在分層開採重複采動時，已破碎的岩層再次冒落，塊度變小，剩餘碎脹係數隨之減小；加之在上分層采動後的裂隙帶內岩層抵抗彎曲變形的能力已經降低，其下部采空再次經受彎曲變形時，其中就有一部分嚴重斷裂，形成新的冒落帶，使冒落帶高度增加較大。隨著新的冒落帶的形成，上部未破碎岩層能較快得以支撐，緩和了裂隙的發展，使裂隙增長幅度降低。而在綜放條件下，一次開採空間大，覆岩一次性下沉變形量大，因而覆岩承受的彎曲、拉伸變形較大，因而其采動裂隙發育較高，故放頂煤開採裂隙帶高度大於分層開採裂隙帶高度，這點在實測中得到了充分的驗證。
上覆岩層的岩性對於裂隙帶的發生和閉合有不同的作用。現有的實測資料已經證明，軟岩層不易產生裂隙(即使產生後裂隙也容易閉合)，從而對裂隙的發展起到了抑制作用。斷裂力學的研究成果也證明了這一點：相鄰上下兩岩層，下一層中的裂縫能否擴展到上一層中去，取決於臨近兩層交界畫處裂隙端部的應力強度因子的變化情況。
上一岩層對下岩層中裂隙的擴展起著阻擋作用，最終使裂縫的擴展終止於界面上。因此，在岩層完整的情況下，硬岩層比軟岩層更能終止裂縫的擴展。然而軟岩塑性較大，能承受較大的彎曲變形，易於損耗劈裂能量，不易產生裂縫：同時大多數軟岩中又含有遇水膨脹的物質，易於堵塞裂縫，因而對采動裂隙起到抑制作用。因此，阻止采動導水裂縫發展的最佳岩層組合是：以硬岩層開始，然後軟岩，再次是硬岩，依次疊加。這樣硬岩層(第一層)一是抵阻斷裂，二是冒落碎脹係數大，較快支撐上部的岩層，即使裂隙發展到上一軟岩層，軟岩層可發揮其作用抑制裂隙的發展，若裂隙繼續向上發展，由第三層的硬岩層起終止作用，依次類推可降低裂隙的發展。
裂隙帶高度的上限
隙帶與彎曲帶之間沒有一個明顯的界線。彎曲帶底部也有少量豎向裂隙和具有弱導水性，因此究竟以多大的導水性作為裂隙帶高度的上限。對此還沒有具體規定，一般是與采前鑽孔資料進行對比，把鑽孔沖洗液消耗或注水漏失量開始明顯增大，並向下連續增加的位置作為裂隙帶高度的上限。
