解盤(pán)石，屈利利，伍永平，張穎異，閆壯壯，馮 坤，楊廣兵，吉 峰

（1.西安科技大學(xué)西部礦井開(kāi)采及災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054；2.西安科技大學(xué)能源學(xué)院，陜西 西安 710054；3.山東礦機(jī)華能裝備制造有限公司，山東 濰坊 261000）

0 引 言

大傾角煤層是指埋藏傾角為35°～55°的煤層，是國(guó)內(nèi)外采礦界公認(rèn)的難采煤層［1-2］。 多年開(kāi)采實(shí)踐證明，保證工作面“支架-圍巖”系統(tǒng)完整是確保大傾角煤層工作面安全高效開(kāi)采的科學(xué)基礎(chǔ)［3-4］。但大傾角煤層群長(zhǎng)壁開(kāi)采時(shí)，由于煤層間開(kāi)采相互影響與擾動(dòng)，工作面頂板應(yīng)力分布與破壞、運(yùn)移特征均與大傾角單一煤層開(kāi)采有所不同，導(dǎo)致工作面存在安全隱患。 因此，研究大傾角煤層群頂板破壞特征及其穩(wěn)定性控制是實(shí)現(xiàn)該類(lèi)煤層安全高效開(kāi)采的前提。

長(zhǎng)期以來(lái)，廣大學(xué)者和生產(chǎn)技術(shù)人員在大傾角煤層（群）開(kāi)采方面做了大量的理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐工作。 文獻(xiàn)［5-8］研究了大傾角煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)圍巖應(yīng)力分布規(guī)律與礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，提出了大傾角煤層采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)的分區(qū)特征及圍巖的非對(duì)稱(chēng)應(yīng)力拱理論；文獻(xiàn)［9-13］對(duì)大傾角煤層（群）覆巖結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，給出了傾斜砌體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程和“殼體”穩(wěn)定性判定條件；文獻(xiàn)［14-17］ 對(duì)大傾角煤層（群）覆巖運(yùn)移以及量化充填規(guī)律進(jìn)行了研究，量化了基本頂垮落充填區(qū)域，得出了圍巖破斷運(yùn)移對(duì)煤巖層的非均衡性雙重?cái)_動(dòng)作用；文獻(xiàn)［18-19］對(duì)大傾角煤層群下行開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)進(jìn)行了研究，得出了大傾角近距離采空區(qū)下煤層開(kāi)采超前支承壓力分布規(guī)律；文獻(xiàn)［20-21］對(duì)大傾角近距離煤層群開(kāi)采頂、底板破壞特征進(jìn)行了研究，揭示了工作面底板應(yīng)力分布規(guī)律、最大破壞深度及其位置。 但針對(duì)大傾角煤層群上層煤采場(chǎng)覆巖運(yùn)移對(duì)下層煤采場(chǎng)圍巖應(yīng)力演化和頂板破壞的影響機(jī)制研究較少。

因此，在已有研究的基礎(chǔ)上，以甘肅華亭東峽煤礦大傾角近距離煤層群開(kāi)采為工程背景，采用物理相似材料模擬試驗(yàn)、理論分析以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的手段，研究大傾角煤層群覆巖運(yùn)移規(guī)律及其對(duì)采場(chǎng)頂板破壞的影響特征，從沿工作面傾向不同區(qū)域的圍巖破壞特征、頂板受載狀態(tài)及穩(wěn)定性和支架阻力等方面深入分析研究，可為大傾角煤層群長(zhǎng)壁采場(chǎng)頂板穩(wěn)定性控制提供理論支持。

1 工程概況

甘肅華亭礦業(yè)集團(tuán)東峽煤礦位于華亭縣東南郊區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層賦存穩(wěn)定，主要為6 號(hào)煤層，煤層平均傾角38°，堅(jiān)固性系數(shù)f＝2 ～3，屬于低灰、低硫、低磷、高揮發(fā)性的大傾角堅(jiān)硬煤層群；煤層在井田范圍內(nèi)發(fā)生分岔，形成煤6-1上、煤6-1下、煤6-2上、煤6-2中和煤6-2下。

其中，主采煤是6-1下和煤6-2中，煤巖層柱狀如圖1 所示，煤巖力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。 大傾角走向長(zhǎng)壁工作面傾斜長(zhǎng)度92 ～119 m，平均長(zhǎng)度104 m，煤層群采用下行式開(kāi)采，即先開(kāi)采煤6-1下，然后開(kāi)采煤6-2中。

表1 煤與巖石力學(xué)參數(shù)Table 1 Mechanics parameters of coal and rock

圖1 綜合柱狀Fig.1 Composite columnar section

2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/h2>

為系統(tǒng)研究大傾角煤層群開(kāi)采時(shí)頂板受載及破壞特征。 首先，分析單一大傾角煤層頂板破斷及運(yùn)移特征，尤其是垮落頂板對(duì)底板的作用特征；其次，研究上、下層煤開(kāi)采時(shí)，圍巖破壞及運(yùn)移對(duì)采場(chǎng)頂板的加載與卸載作用，分析頂板的破壞機(jī)理。

根據(jù)東峽煤礦37215-2 工作面的生產(chǎn)技術(shù)條件以及實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，物理相似模型選取幾何相似常數(shù)為100，容重相似常數(shù)為1.6，根據(jù)相似理論，應(yīng)力及強(qiáng)度相似常數(shù)為160，時(shí)間相似常數(shù)為10，載荷相似常數(shù)為1.6×106。 物理模型相似材料配比見(jiàn)表2。

表2 相似材料配比Table 2 Ratio of similar materials

選取規(guī)格為2 200 mm× 2 000 mm×200 mm 的平面模型支架，上煤層（煤6-1下）底板鋪設(shè)壓力傳感器，如圖2 所示，監(jiān)測(cè)大傾角煤層采場(chǎng)垮落頂板對(duì)于底板的載荷作用特征。 采用PENTAXR-400NX型光學(xué)全站儀監(jiān)測(cè)上覆巖層位移，無(wú)線(xiàn)壓力傳感器監(jiān)測(cè)采場(chǎng)支承壓力變化規(guī)律，數(shù)碼攝像機(jī)記錄覆巖破壞垮落形態(tài)。

圖2 物理相似材料模型Fig.2 Physical similar material model

3 大傾角煤層群開(kāi)采圍巖破壞特征

3.1 沿傾向圍巖破壞運(yùn)移特征

3.1.1 上層煤開(kāi)采圍巖破壞運(yùn)移特征

在單一煤層開(kāi)采時(shí)，由于上層煤工作面垮落頂板與頂板殘?jiān)?、下邊界的接觸程度與方式不同，總體呈現(xiàn)出，工作面下端頭殘?jiān)c垮落頂板接觸程度較與上端頭殘?jiān)佑|更為緊密的特征，工作面垮落頂板對(duì)采空區(qū)形成非均衡充填。 因此，將上端頭不同位置由下向上依次分為“頂板-矸石”不接觸、“頂板-矸石”接觸，并以此為界限，將整個(gè)采空區(qū)沿垂直巖層方向分為傾斜砌體缺失區(qū)域、傾斜砌體完整區(qū)域，如圖3 所示。 其中，垮落帶的傾斜砌體結(jié)構(gòu)在上端頭多存在缺失，而斷裂帶則多為傾斜砌體結(jié)構(gòu)完整狀態(tài)，這也是大傾角煤層與近水平煤層的不同之處。

圖3 上層煤采空區(qū)沿傾向非均衡充填Fig.3 Non-equilibrium filling of upper coal seam goaf along inclination

上層煤（煤6-1下）頂板大范圍垮落后（圖4），其底板（煤6-2中頂板）所受的載荷分布狀態(tài)如圖5所示，工作面底板應(yīng)力分布曲線(xiàn)的Ⅰ段對(duì)應(yīng)圖4 中FE段，即工作面上端頭底板無(wú)垮落矸石部分；分布曲線(xiàn)的Ⅱ段對(duì)應(yīng)圖4 中ED段，即煤6-1下工作面頂板的矸石充填部分。 對(duì)Ⅱ段內(nèi)曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，得到特征趨勢(shì)曲線(xiàn)及其方程，如圖6 所示。 可看出，矸石對(duì)底板的作用具有非均衡特征。

圖4 上層煤采場(chǎng)底板受載特征Fig.4 Loaded characteristics of floor in upper working face

圖5 上層煤底板載荷分布曲線(xiàn)Fig.5 Load distribution curves of floor in upper working face

圖6 上層煤Ⅱ段底板載荷分布曲線(xiàn)Fig.6 Floor load distribution curve of section Ⅱin upper working face

應(yīng)力拱上拱腳以近似點(diǎn)載荷的形式作用在上端頭煤壁處，應(yīng)力拱AB段、CD段通過(guò)破斷殘?jiān)珜?yīng)力傳遞到上、下端頭底板中。 可以看出，垮落矸石的非均衡充填對(duì)上覆巖層有一定的支撐作用，導(dǎo)致上層煤工作面下端頭應(yīng)力集中程度小于上端頭。

3.1.2 下層煤開(kāi)采圍巖破壞運(yùn)移特征

下層煤開(kāi)采時(shí)，采場(chǎng)中上部頂板（頂煤）先發(fā)生破壞，垮落矸石下滑充填至工作面中下部，減緩了上層煤垮落頂板對(duì)Ⅱ段（圖7 中ED段）底板（下層煤頂板）的加載破壞作用，如圖7 所示。 下層煤工作面開(kāi)采時(shí)，工作面中上部頂板發(fā)生破斷、垮落，如圖8 所示。 可以看出，在應(yīng)力拱上拱腳與垮落頂板的復(fù)合加載作用下，上層煤底板受載Ⅰ段（圖7 中FE段）正處于下層煤頂板初始破斷位置。

圖7 下層煤采場(chǎng)頂板受載特征Fig.7 Loaded characteristics of roof in lower working face

圖8 下層煤采場(chǎng)頂板初始破斷Fig.8 Initial breakage of roof in lower working face

3.1.3 下層煤開(kāi)采圍巖破壞運(yùn)移特征

根據(jù)以上試驗(yàn)分析結(jié)果，由于受到上層煤開(kāi)采的影響，下層煤頂板除受到自身的重力作用外，也受到傾斜砌體缺失區(qū)域垮落巖層的重力以及完整傾斜砌體區(qū)域的部分巖層重力。 完整傾斜砌體區(qū)域內(nèi)全部結(jié)構(gòu)和傾斜砌體缺失區(qū)域的傾斜中、下部結(jié)構(gòu)均分解并降低了傾向應(yīng)力拱結(jié)構(gòu)對(duì)底板的加載作用。 下層煤開(kāi)采時(shí)，頂板破斷垮落并運(yùn)移到采場(chǎng)傾斜下部，采場(chǎng)傾斜上部仍出現(xiàn)傾斜砌體缺失現(xiàn)象，且該范圍有所增大，如圖9 所示。 下層煤采場(chǎng)底板受載特征與上層煤基本一致，沿傾向具有分區(qū)特點(diǎn)。

上層煤開(kāi)采后頂板垮落，對(duì)下層煤采場(chǎng)頂板（上下煤層間的巖層）施加類(lèi)似點(diǎn)載荷和連續(xù)不均衡載荷作用。 下層煤開(kāi)采時(shí)，工作面傾斜中上部直接頂垮落下滑，并對(duì)下部頂板施加不均衡支撐作用［17］，在該區(qū)域的破壞巖塊間形成了復(fù)雜約束作用，隨著工作面推進(jìn)，平衡被打破，頂板最終發(fā)生整體失穩(wěn)，如圖9 所示。 可以看出，大傾角煤層群采場(chǎng)頂板的破壞是重復(fù)“加-卸載”作用的結(jié)果，同時(shí)，下層煤采場(chǎng)底板應(yīng)力也具有明顯的非均衡分布特點(diǎn)。

圖9 煤層群采場(chǎng)頂板破斷特征Fig.9 Failure characteristics of roof in working face of coal seam group

3.2 沿走向圍巖結(jié)構(gòu)破壞特征

下層煤開(kāi)采后，沿工作面走向，采場(chǎng)頂板的傾斜上部、中部、下部區(qū)域均受到垮落矸石不同程度的充填，進(jìn)而形成了不同的走向頂板結(jié)構(gòu)。 在傾向上部區(qū)域，如圖10a 所示，由于傾角效應(yīng)，煤層開(kāi)采后，上方巖層大面積垮落，一般為拉剪破壞，垮落的頂煤或頂板沿工作面向下滑移，并堆積在工作面中、下部區(qū)域；工作面傾斜上部受傾向拱結(jié)構(gòu)支撐作用，呈懸空狀。

可以看出，工作面傾斜上部空間增大，該區(qū)域頂板失去了下方垮落矸石的約束，易產(chǎn)生沖擊性載荷，并造成裝備損壞。 傾向中部區(qū)域采空區(qū)為充填較滿(mǎn)狀態(tài)，如圖10b 所示，但矸石仍較為松散，工作面頂板下沉變形未受到矸石約束，因此，支架受載較大。工作面傾斜下部采空區(qū)被垮落的煤或矸石完全充填，如圖10c 所示，在上層煤垮落矸石和頂板共同作用下，該區(qū)域煤巖體易形成具有一定結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的“似實(shí)體”，對(duì)上覆巖層給予支架的載荷有一定的緩沖作用，導(dǎo)致工作面傾斜下部的支架載荷相對(duì)較低。因此，工作面下部區(qū)域支架受載一般小于上部和中部載荷。

圖10 傾向不同區(qū)域的走向結(jié)構(gòu)特征Fig.10 Trend structure characteristics of working face along inclination

4 大傾角煤層群采場(chǎng)頂板結(jié)構(gòu)分析

4.1 建立力學(xué)模型

基于上述分析，結(jié)合下層煤開(kāi)采過(guò)程中采場(chǎng)頂板受載特征，以下層煤層采場(chǎng)頂板為研究對(duì)象，建立了兩端固支梁力學(xué)模型，如圖11 所示。 根據(jù)垮落覆巖的分布特征，將頂板所受載荷近似地簡(jiǎn)化為均布載荷，其中均布載荷q1為6-1下回風(fēng)巷到6-2中回風(fēng)巷之間梁受到的載荷；均布載荷q2為開(kāi)采煤6-1下后頂板垮落所施加到梁的載荷，將6-2中下部矸石填充的支撐作用視為彈性地基。

圖11 煤層間頂板受力分布Fig.11 Stress distribution of roof between coal seams

L1段頂板上端由（上層工作面）煤壁處傳遞并施加載荷；工作面中上部區(qū)域冒落頂板下滑至傾斜下方區(qū)域，因此在L2段頂板上方未受載；L3段頂板載荷是由上層采空區(qū)頂板垮落矸石施加的載荷；L4段除受L3段載荷外，還受到下層煤充填矸石的支撐作用。

4.2 力學(xué)分析

為得到梁各位置的撓度和彎矩，將力學(xué)模型分為4 個(gè)區(qū)段分別進(jìn)行計(jì)算，將各個(gè)區(qū)段間顯現(xiàn)出的內(nèi)力即剪力與彎矩視為各自區(qū)段梁的外載荷，其中，相鄰兩區(qū)段梁之間的內(nèi)力大小相等方向相反。

1）第1 區(qū)段梁受分布載荷q1作用，下端受剪力Fa和彎矩Ma作用（圖12）。 根據(jù)材料力學(xué)和疊加原理得出第1 區(qū)段梁的撓曲線(xiàn)方程y1和彎矩方程M1的表達(dá)式。

式中：E為彈性模量；I為橫截面慣性矩；x1為L(zhǎng)1段內(nèi)任一點(diǎn)至O1的距離。

2）第2 區(qū)段梁兩端受剪力Fa和Fb以及彎矩Ma和Mb。 根據(jù)平衡原理求得彎矩方程M2，進(jìn)一步積分可得撓曲線(xiàn)方程y2（第2 區(qū)段橫坐標(biāo)為x2），其中積分參數(shù)根據(jù)邊界條件求解得出。

圖13 L2區(qū)段梁模型Fig.13 Model drawing of L2 section beam

3）第3 區(qū)段梁不僅兩端受剪力Fb和Fc以及彎矩Mb和Mc，還受分布載荷q2作用。 依據(jù)同樣算法可得撓曲線(xiàn)方程y2（第3 區(qū)段橫坐標(biāo)為x3）和彎矩方程M3，再代入邊界條件求解得出積分參數(shù)。

圖14 L3區(qū)段梁模型Fig.14 Model drawing of L3 section beam

其邊界條件為

4）根據(jù)彈性地基理論，將L4段矸石的支撐作用梁視為彈性地基梁。 該區(qū)段梁上端受剪力Fc和彎矩Mc，下端為固定端，分布載荷q2作用模型如圖15所示（橫縱坐標(biāo)x4，y4）。

圖15 L4區(qū)段梁模型Fig.15 Model drawing of L4 section beam

上述推導(dǎo)過(guò)程中，C1～C8為系數(shù)，可根據(jù)每一段邊界條件求得。

4.3 算例與分析

根據(jù)37215-2 工作面實(shí)際情況，L1，L2，L3和L4四個(gè)區(qū)段的長(zhǎng)度通過(guò)6-2中煤層開(kāi)采后直接頂垮落的堆積長(zhǎng)度以及底板壓力確定；選取矸石充填地基系數(shù)300 kN／m3；結(jié)合工程實(shí)際和相關(guān)研究［13，16-17］確定其余各個(gè)參量值如下：

將參數(shù)分別代入上述梁模型中，計(jì)算每段梁的彎矩和撓度并作整合，可得整個(gè)梁的計(jì)算結(jié)果，如圖16、圖17 所示。

圖16 梁撓度Fig.16 Beam deflection diagram

圖17 梁彎矩Fig.17 Beam bending moment diagram

根據(jù)梁撓度計(jì)算結(jié)果，如圖16 所示，由于傾斜上部載荷q1較大，導(dǎo)致梁彎曲下沉的峰值位置出現(xiàn)在該區(qū)域，即在距離煤6-2中工作面回風(fēng)巷52 m 處，最大下沉值為0.784 m，可以看出，梁的破斷首先發(fā)生在上部區(qū)域。 根據(jù)梁彎矩計(jì)算結(jié)果，如圖17 所示，梁的彎矩出現(xiàn)2 個(gè)峰值：①由于固定端約束，使得在回風(fēng)巷處梁出現(xiàn)彎矩峰值，為3 337.879 kN·m；②在距離回風(fēng)巷34 m 處（工作面傾斜中上部區(qū)域）的梁出現(xiàn)第2 個(gè)彎矩峰值，為1 004.056 kN·m。 由于矸石充填作用，在梁的下端彎矩值相對(duì)較小。 按彎矩分析可知，梁易在回風(fēng)巷處和第1 區(qū)段下端發(fā)生破斷。

綜上分析，梁的彎曲變形明顯部分主要集中在工作面中上部區(qū)域。 其中，梁中上端彎矩最大，距回風(fēng)巷34 m 彎矩處于次之。 根據(jù)工作面實(shí)際，下層煤回風(fēng)巷處的煤壁一般處于塑性狀態(tài)，一定程度上緩解了梁上端固定端產(chǎn)生的彎曲。 因此，在實(shí)際中，最大彎矩位置一般處于采場(chǎng)頂板的傾斜中上部區(qū)域，即距回風(fēng)巷34 m 處的頂板易發(fā)生破斷。

可以看出：①q2載荷在梁發(fā)生彎曲變形中起主要作用，當(dāng)梁中上部發(fā)生破斷后，大部分q2載荷轉(zhuǎn)移至破斷位置傾斜下側(cè)具有支撐作用的頂板和工作面中上部支架后方，甚至延伸至工作面傾斜中上部煤壁處，下層煤工作面傾斜中部頂板首先出現(xiàn)來(lái)壓現(xiàn)象；②當(dāng)梁中上部發(fā)生破斷后，梁的上部失去了下方約束，該區(qū)域的梁在第二彎矩峰值作用發(fā)生破斷，影響該區(qū)域煤巖和支護(hù)設(shè)備，下層煤工作面傾斜上部頂板隨后出現(xiàn)來(lái)壓現(xiàn)象；③傾斜下部梁由于矸石充填支撐作用，雖有上層煤采場(chǎng)垮落矸石的疊加作用，但該區(qū)域頂板僅發(fā)生裂隙破壞和小范圍運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作面煤壁、頂板和支護(hù)裝備的影響較小，下層煤工作面傾斜下部來(lái)壓現(xiàn)象不明顯或無(wú)來(lái)壓現(xiàn)象。 由此得出，上述理論分析結(jié)論與物理模擬試驗(yàn)結(jié)論具有一致性。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)分析

對(duì)37215-2 工作面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)礦壓監(jiān)測(cè)，分別沿下層煤綜放工作面自下而上布置了5 個(gè)測(cè)區(qū)，共15 條測(cè)線(xiàn)，具體為：下部區(qū)域Ⅰ、Ⅱ測(cè)區(qū)（1 ～6 號(hào)測(cè)線(xiàn)），中部區(qū)域Ⅲ測(cè)區(qū)（7 ～9 號(hào)測(cè)線(xiàn)），中上部區(qū)域Ⅳ、Ⅴ測(cè)區(qū)（10 ～15 號(hào)測(cè)線(xiàn)）（圖18）。 監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：37215-2 工作面沿走向的礦山壓力顯現(xiàn)特征與一般傾角條件下的放頂煤類(lèi)似，具有初次來(lái)壓和周期性礦壓顯現(xiàn)。 工作面沿傾斜方向的礦壓顯現(xiàn)呈現(xiàn)明顯的分區(qū)特征，工作面下部區(qū)域（測(cè)區(qū)Ⅰ、Ⅱ）支架受載較均衡，平均載荷較低；工作面中部區(qū)域（測(cè)區(qū)Ⅲ）支架平均載荷大于下部區(qū)域，支架阻力利用率較高；工作面上部區(qū)域（測(cè)區(qū)Ⅳ、Ⅴ）支架的工作阻力利用率較低，但測(cè)區(qū)Ⅳ較測(cè)區(qū)Ⅴ的利用率高。總的來(lái)說(shuō)，來(lái)壓呈現(xiàn)中部較大、上部次之、下部無(wú)明顯來(lái)壓的基本特征。 但較單一煤層開(kāi)采，下煤層開(kāi)采時(shí)周期性來(lái)壓的強(qiáng)度較低且規(guī)律性不強(qiáng)。 與理論分析結(jié)論具有一致性。

圖18 支架工作阻力利用率分布Fig.18 Distribution of working resistance utilization ratio of supports

37215-2 工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明：①在下層煤工作面放煤過(guò)程中，需加強(qiáng)工作面中上部區(qū)域頂板管理，控制放煤量和保證支架有效支撐，防止該區(qū)域與上層煤采空區(qū)貫通；②關(guān)注下層煤上端頭支護(hù)安全，理論分析與礦壓監(jiān)測(cè)表明，該范圍頂板的受載具有不均衡現(xiàn)象，需要加強(qiáng)上端頭臨時(shí)支護(hù)及回風(fēng)巷超前支護(hù)，防止該區(qū)域出現(xiàn)與上方采空區(qū)貫通和動(dòng)載沖擊破壞。

6 結(jié) 論

1）大傾角單一煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)垮落頂板充填采空區(qū)具有不均衡性，導(dǎo)致垮落頂板與頂板殘?jiān)?、下邊界接觸程度與方式不同，傾斜下部“頂板-矸石”接觸較上部更為緊密；沿垂直巖層方向傾斜上部可將整個(gè)采空區(qū)劃分為傾斜砌體缺失區(qū)域和傾斜砌體完整區(qū)域。

2）大傾角煤層群開(kāi)采中，上層煤工作面底板受載沿傾向具有分區(qū)特征，將采空區(qū)底板沿傾向分為受近似點(diǎn)載荷的無(wú)矸石充填區(qū)和受非均衡載荷的中、下部矸石充填區(qū)。 下層煤采場(chǎng)頂板受到上層煤采場(chǎng)垮落頂板的非均衡載荷作用，采場(chǎng)傾斜中上部直接頂先垮落并下滑充填至工作面下部，頂板破斷后對(duì)下層煤采場(chǎng)底板的作用特征與上層煤采場(chǎng)一致。

3）傾斜下部頂板受垮落矸石的支撐降低了其撓度和彎矩；中上部由于矸石的未完全充填，對(duì)頂板支撐較小或?yàn)?，該范圍頂板撓度最大，易發(fā)生破斷。

4）下層煤采場(chǎng)來(lái)壓呈現(xiàn)中部較大、上部次之、下部無(wú)明顯來(lái)壓的基本特征。 但較單一煤層開(kāi)采，下煤層開(kāi)采時(shí)周期性來(lái)壓的強(qiáng)度較低且規(guī)律性不強(qiáng)。