不稳定的直接顶底板岩层系指,节理、裂隙发育,强度、硬度、刚度都低,松软破碎且具有较强或强的塑性变形能力的岩层。在采空侧,它不仅极易垮落,就是在采场工作空间中及前后端面顶板处,也容易产生漏顶、冒顶及严重的支架钻顶扎底现象,如破碎页岩、泥质页岩、泥岩顶板。在这种直接顶底板岩层条件下,支架在初撑主动增阻、额定被动增阻工作过程中,通过顶板冒漏或支架初撑主动钻顶扎底及额定被动钻顶扎底所产生的顶底板增阻移近量Sdo+Sde=Sdz5(图8-5),在支架完不成增阻全过程达不到所具备合理额定工作阻力情况下,基本顶断块就提前完成来压运动,从而在工作面上所形成的增阻下沉量Sdz5,就超过了工作面顶板的允许下沉量,即Sdz5＞Sy(图8-5、8-6)。使得顶板增阻下沉量Sdz5大大超过支架增阻过程所产生的增阻弹性压缩量Sg0+Sge(图8-5),造成顶板、支架下沉幅度差距即Sdz5与Sg0+Sge大大拉大,使得它们之间不同步运动表现的极其明显(图8-5)。此时,支架不仅出现不了恒阻工作过程,就连增阻工作过程也不能完成,图8-5为支架能完成初撑增阻过程,但不能完成额定增阻过程的情况图。在这种情况下,顶板来压完成时,经增阻达到的阻力仅为Pbe(图8-5),支架不仅达不到它所具备的合理额定工作阻力,而且小于该合理额定工作阻力,即Pbe＜Phe(图8-5);在特别松软破碎顶底板岩层条件下,支架甚至连初撑增阻过程都不能完成,达不到它所具备合理初撑力,从而使得Pb0＜Pzh0(图8-6)。使具备合理工作阻力的支架对顶板岩层运动控制效果极差,而且也使支架所具备阻力利用率极低,从而使支架处于最差甚至是恶劣的工作状态,这也是最难管理的顶板。

8-5　五类顶板支架工作状态及支架、顶板增阻下沉量图(www.daowen.com)

8-6　支架最差工作状态图

由此看出,支架完不成增阻过程,工作面顶板的增阻下沉量就大大超过工作面顶板允许下沉量而使基本顶断块提前完成来压,导致支架工作状态极差的直接顶底板岩层为不稳定直接顶底板岩层。