1 复合顶板的观念
通过前面关于复合顶板受力状态的阐明我们可知复合顶板在自重应力和结构应力浸染下的变形纪律为：①布局承载调解，巷道在开挖后复合顶板由本来的三向应力状态溘然变为双向应力状态，顶板岩层应力释放并发生必然量的下沉；②布局刚度弱化，软弱夹层在荷载浸染下粉碎，低落了复合顶板的整体刚度，使顶板布局弱化，造成巷道顶板产生较大的二次变形；③应力调解，复合顶板中其他岩层举办应力调解，发生少量的挠曲变形；④布局失稳（或不变），若巷道顶板可以或许遭受围岩荷载则颠末应力调解后顶板变形趋于不变，巷道顶板不会失稳粉碎；若巷道顶板不能遭受围岩荷载则颠末应力调解后顶板猛烈变形并失稳粉碎。（见图1）
6 复合顶板变形粉碎影响因素阐明
巷道开挖后，巷道围岩为承载的主体布局。对付复合顶板，一般直接顶分层厚度较薄，分层厚度与巷道跨度之比根基满意薄板假定，因此可视为薄板布局。
复合顶板布局一般为软硬岩互层，或有煤线及软弱夹层存在，岩层间粘结力极低，弱面发育，很容易产生顶板离层，造成冒顶变乱。复合顶板支护的难度在于岩层间的结协力低，有软夹层地质弱面存在，普通锚杆无法锚固到上部不变岩层中，承载本领有限。并且软夹层自己的松动膨胀也会对下位岩层形成较大的垂直载荷，加上受采动影响，易造成锚杆与锚固顶板整体垮落。
（2）围岩力学性质，围岩力学特性对复合顶板的不变性有重要影响。表征围岩力学特性的物理量主要有：围岩强度、弹性模量、内摩擦角、凝结力、泊松比等，顶板围岩的力学参数越高，顶板应力越小、变形越小，巷道越不变。
4 复合顶板的挠曲变形机理阐明
煤巷复合顶板的失稳变形是在地应力、围岩力学性质、围岩布局、巷道断面等因素配合浸染下发生的。由上面的阐明可知对复合顶板不变性影响的因素主要有以下几点：
2 煤巷复合顶板变形粉碎的力学机理
3 复合顶板在程度偏向结构应力和垂直偏向自重应力浸染下的受力状态
复合顶板在程度偏向的结构应力浸染主要表示为压应力，顶板各岩层所受的程度偏向的结构应力巨细与各层厚度有关。下面我们先来阐明复合顶板各岩层都遭受多大的程度偏向结构应力。
（1）地应力，地应力包罗程度偏向的结构应力和垂直偏向的自重应力，它们是引起煤巷复合顶板变形和粉碎的基础原因，复合顶板在垂直偏向的自重应力浸染下发生弯矩，在复合顶板各岩层中表示为发生拉应力，导致顶板软弱夹层被拉坏甚至坚固岩层被拉坏；程度偏向的结构应力在复合顶板各岩层中发生压应力，这对垂直偏向的自重应力发生的拉应力起削弱浸染，程度偏向的结构应力增大了复合顶板各岩层的挠曲变形，因此在举办复合顶板支护设计时不能忽视程度偏向的结构应力的浸染。
复合顶板内各岩层的粉碎固然是始于软弱夹层，但对整个复合顶板巷道而言其粉碎宏观上是从顶板最表层开始粉碎失稳并逐渐向上扩展。若顶板岩性匀称，则位于外貌的第一层岩石最容易产生屈曲粉碎，第一层产生屈曲粉碎后与第二层疏散，第二层成为外貌层其受力状态与第一层相似，如满意屈曲粉碎条件将产生屈曲粉碎，第三层又成为外貌层，如此轮回，直到某一岩层不满意屈曲粉碎条件为止。因此我们取复合顶板最基层岩层为研究工具，研究其挠曲变形机理。
复合顶板区别于其他层状顶板的基础结构原因就在于复合顶板中存在软弱夹层，软弱夹层自己的强度变形特性就较量巨大，复合顶板失稳粉碎就开始于软弱夹层，因此这部门着重阐明复合顶板中软弱夹层在顶板支护前后的力学状态。
（3）围岩布局，煤层巷道围岩一般呈层状漫衍，而且差异水平地受节理、裂隙的切割。巷道顶板岩层各分层的岩性、厚度及节理裂隙发育水平对顶板的不变影响极大。在巷道顶板岩性必然的环境下，分层厚度、节理裂隙间距越大，巷道顶板不变性越好，那么顶板离层值就越小。对复合顶板而言，由于软弱夹层的存在，复合顶板在不支护的条件下很难保持不变。从复合顶板的支护就是要只管淘汰单个分层的厚度，提高复合顶板的整体性。
（4）巷道断面，巷道断面的巨细也对复合顶板的不变有重要影响。巷道跨度愈大，复合顶板应力越大，愈倒霉于巷道顶板的不变。因此，在担保出产的条件下应只管减小巷道尺寸，同时应增强巷帮的支护。因为巷道在受到回采动压的影响时，两帮煤壁有大概会因遭受庞大的支撑压力而片帮，片帮将扩大巷道跨度并改变悬空顶板的支承条件，从而扩大巷道的跨度。
锚杆支护是我国煤巷支护技能改良的成长偏向。自从80年月中后期在徐州、新汶、淮南、西山等少数几个矿区举办一些基本性的研究和试验以来，颠末20余年的成长，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类巷道中利用锚杆支护的问题已经完全办理，今朝我国国有大中型煤矿煤巷锚杆支护应用的比例已经达80%。
从上面阐明我们可以看出，跟着垮厚比的增大，临界应力减小，顶板不变性恶化，也就是说当巷道和顶板岩石的单轴抗压强度稳定时，层状顶板分层厚度对顶板的不变性有重要影响，分层厚度越小，垮厚比越大，顶板产生屈曲粉碎的临界应力越小，顶板也就越容易失稳。
综上所述，要改进煤巷复合顶板的受力状态，维护复合顶板的不变性就要从以上几个方面着手。在担保安详出产的条件下只管减小巷道尺寸、增强巷帮支护，回收锚杆支护、注浆等要领改进顶板围岩的力学性质和围岩布局。
7 结语
5 复合顶板变形粉碎纪律阐明
