離層

在葉將脫落時，葉柄基部或靠近基部的部分，有一個區域內的薄壁組織細胞開始分裂，產生一群小型細胞，以後這群細胞的外層細胞壁膠化，細胞形成遊離狀態，因此支持力量變得異常薄弱，這個區域就稱為離層。

葉為什麼會脫落？脫落後的葉痕為什麼那樣光滑呢？這是因為在葉柄基部或靠近葉柄基部的某些細胞，由於細胞的生物化學性質的變化，最終產生了離區的原因。離區包括離層和保護層兩個部分。因為支持力弱，由於葉的重力，再加上風的搖曳，葉就從離層脫落。有些植物葉的脫落，也可能只是物理學性質的機械斷裂。

通過試驗與理論分析，對岩層移動過程中的離層位置與離層量、離層動態發育特徵及其影響因素進行了深入研究。結果表明：覆岩離層主要出現於各關鍵層下，覆岩離層最大發育高度止於覆岩主關鍵層。當相鄰兩關鍵層複合破斷時，儘管上部關鍵層的厚度與硬度比下部關鍵層大，其下部也不會出現離層。關鍵層初次破斷後的離層區長度和最大離層量僅為關鍵層初次破斷前的25%~33%。因此，離層區充填應在關鍵層初次破斷前進行，並保持關鍵層不破斷。針對覆岩離層區充填工藝不能阻止覆岩關鍵層初次破斷的問題，提出了離層區充填與留設煤柱相結合的“覆岩離層分區隔離充填減沉法”，發展了覆岩離層充填減沉技術。

關鍵層理論研究證明，岩層移動由下往上成組運動，岩層移動的動態過程受控於關鍵層的破斷運動。當第1亞關鍵層破斷時，它所控制的上覆岩層組與之同步破斷運動，並在第2亞關鍵層下出現離層，如此往上發展直至覆岩主關鍵層下出現離層。主關鍵層的破斷導致上覆直至地表的所有岩層同步下沉。由岩層移動的動態發育過程研究結論可知，岩層移動過程中的離層主要出現於各關鍵層下，覆岩離層最大發育高度止於覆岩主關鍵層，判別覆岩離層位置只需按文獻判別出覆岩中關鍵層位置即可。

模擬及實測研究表明，關鍵層運動對離層的產生、發展與時空分佈起控制作用。

(1)沿工作面推進方向，關鍵層下離層動態分佈呈現兩階段發展規律：即關鍵層初次破斷前，隨著工作面推進，離層量不斷增大，最大離層位於採空區中部。關鍵層初次破斷後，關鍵層在採空區中部離層趨於壓實，而在採空區兩側仍各自保持一個離層區。工作面側的離層區是隨著工作面開採而不斷前移的，工作面側離層區最大寬度及高度僅為關鍵層初次破斷前的1/4~1/3左右。從平面看，在採空區四周存在圖4所示一沿層面橫向連通的離層發育區，稱之為采動裂隙“O”形圈。

(2)沿頂板高度方向，隨工作面推進離層呈跳躍式由下往上發展。首先，第1層亞關鍵層下出現離層，當其破斷後其下離層呈“O”形圈分佈；此時，上部第2層亞關鍵層下出現離層，當其破斷後其下離層呈“O”形圈分佈，如此發展直至主關鍵層。

覆岩離層注漿減沉的基本原理是利用岩移過程中覆岩內形成的離層空洞，從鑽孔向離層空洞充填外來材料來支撐覆岩，從而減緩覆岩移動往地表的傳播。覆岩離層注漿充填與採空區充填的不同在於其充填區不在採空區而在上部岩層，充填工作不會幹擾井下工作面的生產。

關鍵層初次破斷前的離層區發育、離層量大，易於注漿充填；而一旦關鍵層初次破斷後，關鍵層下離層量明顯變小，僅為關鍵層初次破斷前的25%~33%，注漿難度增加。因此，離層注漿必須在主關鍵層臨初次破斷前進行。鑽孔布置及最佳的注漿減沉效果應保證關鍵層始終不發生初次破斷。

由於離層區充填為非固結充填材料，漿液濃度稀，關鍵層下離層隨采面推進不斷擴展，漿液隨之向前流動，關鍵層初次破斷前其下離層空間很難被充填滿。因而，充填漿液不能對初次破斷前的關鍵層進行支撐，因而不能阻止關鍵層的初次破斷，從而影響後續離層注漿和注漿減沉效果。

模擬開採方案為：煤層采出寬度80m，分區隔離煤柱寬度80m，采出兩個工作面。分別模擬在覆岩主關鍵層下離層區進行充填與不充填兩種狀態下，分區隔離煤柱變形與受力狀態。離層區充填體的增阻特性按矸石粉承載壓縮特性的試驗結果確定。

支承壓力分佈的模擬結果。可見由於離層區充填體分擔了部分覆岩載荷，作用在隔離煤柱上的載荷明顯減小。模擬結果表明，離層區充填后煤柱承受載荷減小，與煤柱寬度相等而未充填的煤柱相比，其安全係數增大，因而在保持相同安全係數的前提下，採用離層區充填后可減少煤柱寬度，提高采出率。

在提出頂板離層概念的基礎上，對頂板離層與錨固系統的變形協調條件以及離層臨界值、失穩臨界值及工程估計值的確定進行了分析；通過實例，說明了離層監測與反饋的應用；工程實踐表明，採用頂板離層監測是錨固巷道穩定性控制的簡易技術手段，其技術經濟效果明顯，是一種值得推廣的實用方法。

頂板離層系指巷道頂板岩層中一點與其上方一定深度內岩層中某點的相對位移量。頂板離層是地應力、圍岩力學性質、圍岩體結構、錨桿加固參數、巷道斷面等諸因素綜合作用的外在表現，因此，頂板離層值是一個能預測巷道穩定性的綜合指標。

頂板離層監測分為兩種形式：一種為頂板離層指示儀監測，它是頂板離層監測的常規儀器，用以監測錨固範圍內及錨固範圍外的離層情況，能隨時警示頂板的變形情況並及早發現頂板失穩預兆；另一種為深基點位移計監測，它能反映不同深度圍岩的移動變形情況，尤其適用錨固工程的穩定性研究。

具體操作過程：設置分層基點，在掘進和回採期間進行常規觀測。將不同層位的觀測數據按所示統計處理，則可得到不同層位的離層值S。然後將實測的離層值S與設計規定的頂板離層臨界值[S] 相比較，若S<[S] 則頂板穩定，工程支護力滿足要求；反之，則表明錨固參數設計不當，必須採取補救技術措施以確保錨固巷道穩定。

利用頂板離層指示儀(以頂板表面為基準點，錨固區內固定基點距頂板表面距離為1.8～2.0m；錨固範圍 外，一般距離頂板約5.0～10.0m)，先後對3個礦務局、5個煤礦進行了現場觀測及初始設計。

當實測值超過離層臨界值時，一般採取的工程技術措施是：

(1)對錨固區內，應採取加密錨桿間排距、加大錨桿直徑、選用高強錨桿和增加錨固長度或提高粘結強度等互相配合的技術措施；

(2)對錨固區外，應採取加大錨桿長度或頂板追加錨索、增加兩幫支護強度等措施；

(3)對巷道兩幫，採用注漿加固，改變錨固參數及形式等措施。特殊條件下可採用外在支護形式，如架棚等。