涂敏煤炭学报

涂敏煤炭学报

煤层顶板分类方法众多，随着世界采煤业的发展，出现了很多种对煤层顶板的划分方案。我国煤层顶板研究在世界上处于领先地位，勘探阶段的煤层顶板稳定性研究主要源于20 世纪 70 年代，当时阜新矿业学院王维纯等 ( 1972) 发表文章 “谈缓倾斜煤层的顶板分类”指出煤层顶板分类的依据主要有两个: 下伏岩层的稳定性和上覆岩层的稳定性、垮落性。前者是决定控顶区顶板破坏的首要因素，是选择架型的主要依据; 后者是决定支架工作参数的主要因素，对选型有重要作用，并指出了煤层顶板划分方案。1981 年煤炭工业部颁布了新的煤层顶板分类方案，得到了广泛的应用。其后，1982 年 “顶板分类研究组”在 《煤炭学报》发表文章将直接顶按照岩性指标和工程指标等将其划分为 4 类，即不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板和坚硬顶板。姜荣超等 ( 1988) 结合煤炭工业部颁发的煤层顶板分类方案采用点荷法对缓斜煤层直接顶板进行了分类并对老顶进行了分级。丁述礼等 ( 1994) 利用钻孔资料开展了单因素分析综合评价的方法，将煤层顶板稳定性评价指标划分为 11 个指标，最后采用模糊数学的方法综合提出煤层顶板稳定性 4 个等级: 稳定、较稳定、不稳定和极不稳定。涂敏 ( 1995) 运用模糊聚类法分析了煤层顶板稳定性，将煤层顶板稳定性划分为 3 类: 稳定、中等稳定和不稳定。王生全等 ( 1997)利用综合指数等方法对河北邢台显得旺井田进行了稳定性评价，将研究区顶板稳定性分为4 种: 稳定顶板、较稳定顶板、不稳定顶板和极不稳定顶板。张树光等 ( 2000) 通过运用离散等数学理论，对煤层顶板进行了力学分析，并指出了顶板变形特征及破坏机理。刘衡秋等 ( 2002) 利用模糊评判方法，将煤层顶板稳定性分为 5 类，指出了潘西煤矿顶板稳定性分区。郭德勇等 ( 2002) 根据地质构造因素控制煤层顶板稳定性作用的研究，提出煤层顶板稳定性预测评价的矿井地质构造特征解析方法，并对平顶山十三矿煤层顶板稳定性进行了预测研究，将十三矿井田煤层顶板分为稳定型、中等稳定型、不稳定型和极不稳定型。文红伟等 ( 2004) 从 9 个方面采用模糊评判法对煤层顶板稳定性进行了评价，并将山西地区沁水盆地主采煤层顶板分成 4 种类型: 稳定型顶板、较稳定型顶板、不稳定型顶板和极不稳定型顶板。吴教锟等 ( 2004) 对朱家河井田进行了煤层顶板稳定性评价，采用模糊动态聚类与回归分析等方法，将煤层顶板稳定性评价为 4 类: Ⅰ类不稳定顶板，Ⅱ类中等稳定顶板，Ⅲ类稳定顶板和Ⅳ类非常稳定顶板。高峰等 ( 2005) 采用可拓学理论对其研究区铜矿顶板进行了评价，将顶板评价为 5 个级别: 极稳定、稳定、中等、不稳定和极不稳定。刘海燕等 ( 2006) 采用层次分析法和两极模糊评判法对兖州煤田顶板稳定性进行了评价，将研究区煤层顶板划分为 4 种类型: 非常稳定、稳定、中等稳定和不稳定。潘建西等 ( 2006) 采用声波测井方法对煤层顶板稳定性进行了评价，并将煤层顶板稳定性分为 4 种: 不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板和坚硬顶板。刘钦甫等 ( 2007)结合模糊数学理论和灰色理论等方法，对潘三矿煤矿顶板进行了评价，评价结果为 3 类:好、中等和差。张保东 ( 2007) 采用模糊数学方法对贵州五风一煤矿主采煤层顶板稳定性进行了评价，将其划分为 4 个等级: 稳定性、较稳定、不稳定和极不稳定。李增学等( 2008) 通过采用人工神经网络方法对龙固井田煤层顶板稳定性进行了评价，将主采煤层顶板划分为稳定型、较稳定型、中等稳定型、较不稳定型、不稳定型 5 级。

综合以上研究来看，关于煤矿顶板稳定性评价的方法较多，但是，至今没有一个完全统一的标准和方案。当前划分方案主要有 3 种。第一种，将煤层顶板稳定性划分为 3 类:稳定、中等和不稳定; 第二种，也是现今运用得最多的方案，将煤层顶板稳定性划分为 4类，即稳定、较稳定 ( 中等) 、不稳定和极不稳定; 第三种，将煤层顶板稳定性划分为 5类，即稳定、较稳定、中等、不稳定和极不稳定。