[PDF] 承压水对含断层底板突水危险性的影响

浅谈底板灰岩水的突水危险性分区

收稿日期:2009-04-14 作者简介:张平卿(1968—),男,河南方城人,高级工程师,工程硕士,2008年毕业于河南理工大学,现从事地测技术管理工作。 浅谈底板灰岩水的突水危险性分区 张平卿 (平顶山天安煤业股份有限公司,河南平顶山　467000) 摘要:华北型煤田防治水工作难度很大,多数煤矿水害事故都与灰岩水有着直接或间接的关系,借鉴煤层瓦斯突出危险性分区的做法,提出并介绍了灰岩水突水危险性分区概念,创立了一种新的防治水技术管理平台,对煤矿底板灰岩水防治工作具有较好的指导作用。关键词:底板灰岩水;突水危险性分区;威胁程度;水害防治 中图分类号:T D745 文献标识码:B 文章编号:1003-0506(2009)10-0102-02 1　问题提出 灰岩含水层是华北型煤田的主要充水含水层, 灰岩水是一煤、二煤开采的灾害性水源,多数煤矿水害事故都与灰岩水有着直接或间接的关系,灰岩水的防治效果直接关系到高产高效矿井建设和矿井安全。近年来,随着灰岩水防治意识的不断增强,防治技术水平的不断提升,防治水装备的不断加强,防治水规章制度的不断完善,灰岩水防治的效果也日益显现,灰岩水造成的事故也在逐年减少。但是如何从技术上实现灰岩水防治的精细化管理,是煤矿防治水工程技术人员一直探索的重要课题,突水危险性分区就是在这种背景下提出的。突水危险性分区对于区别煤层受灰岩水威胁程度、制定防治水措施、进行防治水技术管理都具有十分重要的意义。 平顶山矿区灰岩水防治实践奠定了底板灰岩水突水危险性分区的实践基础,突水系数理论、斯列沙辽夫公式和《煤矿安全规程》中有关承压水防治的规定奠定了突水危险性分区的理论基础。现根据煤层底板相对隔水层厚度、承受的水压大小,结合构造发育情况对带压开采煤层的突水危险性进行分区。 2　分区原则与依据 (1)矿井突水危险性分区以回采工作面突水系 数计算公式计算的突水系数值为划分依据;掘进工作面的突水危险性则以斯列沙辽夫公式计算的临界安全水压值为划分依据,其结果只作为评价开拓掘 进突水危险性的依据。 (2)有多层承压含水层时,分别评价各主要含水层的影响或威胁情况,以危险程度最大的含水层为标准进行突水危险性分区。 (3)《煤矿安全规程》也从侧面为分区提供了依据。《煤矿安全规程》规定:“承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时,可以带水压开采,但必须制订安全措施,报企业主要负责人审批”;“承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时,开采前必须采取下列措施,由企业主要负责人审批:①采取疏水降压的方法,把承压含水层的水头值降到隔水层能承受的安全水头值以下,并制订安全措施。②承压含水层不具备疏水降压条件时,必须采取建筑防水闸门、注浆加固底板、留设防水煤柱,增加抗灾强排能力等防水措施”。 (4)根据平顶山矿区各开采煤层受承压水威胁的实际情况,二(己组)煤以上的煤层因距离灰岩较远、相对隔水层厚度较大,不进行突水危险性分区。 3　突水危险性区域划分 3.1　矿井突水危险性分区 (1)非突水危险区。处在灰岩含水层水位以上 的区域,不存在底板灰岩的突水危险性。 (2)突水威胁区。处在灰岩含水层水位以下,正常地段底板隔水层能承受的水压值大于实际水压值(突水系数C p <011MPa /m ),但在断层附近或其他薄弱地段存在突水可能的区域。 (3)突水危险区。处在灰岩含水层水位以下,正常地段底板隔水层能承受的水压值小于或等于实际水压值的区域(C p ≥011MPa /m )。 ? 201?2009年第10期 中州煤炭 总第166期

浅谈煤层底板承压水突水机理与防治措施

浅谈煤层底板承压水突水机理与防治措施 摘要：华北地区煤系地层下发育巨厚奥陶系灰岩含水层，该含水层具有溶隙发育、水源补给充沛、赋水性强和水压高等特点，对其上部煤层的安全开采构成威胁。本文通过对煤层底板承压水突水机理研究分析，总结出煤层开采奥灰承压水 预防措施，为矿井安全生产以及开采过程中的防治水工作提供参考。 关键词：煤矿；承压水；突水 华北地区煤系地层下发育巨厚奥陶系灰岩地层，其间岩溶裂隙发育，富含地 下水。煤层开采过程中改变了底板隔水层的受力状态，对隔水层的完整性造成破坏，容易出现底板突水事故。在煤层未开采之前，近水平煤层水平方向上各向同性，水平方向上受力平衡。竖直方向上煤层底板受到上部岩层重力产生的压力 （F1）、底板自身重力（G）和下部岩层产生的支持力（F2）、承压水压力（P），其中上部岩层重力和底板自身重力方向向下，下部岩层产生的弹力和承压水压力 方向向上，在这两组大小相等方向相反的作用力下（即P+F2=F1+G），底板岩层 处于受力平衡状态。此时煤层底板受到压缩作用，岩层中微裂缝和断裂构造处于 闭合状态，隔水效果较好。 目前矿井主要采用走向长壁工作面机械化采煤方式，自然垮落法进行顶板管理。根据底板岩层所受矿山压力性质的不同，将回采工作面分为3个阶段：第一 阶段底板受压区，位于工作面开采前方，煤层底板处于超前压力阶段，底板处于 被压缩状态，岩层中原有裂缝被挤压密实，不利于承压水上升；第二阶段底板泄 压区，工作面支架后方至冒落稳定区，此段存在一定面积的悬顶区域，底板出现 自由面，矿山压力开始释放与泄压，底板隆起，裂缝形成与扩张，此阶段最容易 出现底板涌水现象；第三阶段底板复压区，该段顶板冒落岩石又重新压在底板之上，底板又重新受压，由于老顶岩层存在压力拱的作用，作用底板上压力小于煤 层未开采前，若回采范围增大，容易出现后滞突水现象。本文主要针对第二、第 三阶段受力情况进行分析。第二阶段在煤层开采后底板出现自由面，底板隔水层 在开采前后应力变化量最大，若老塘存在大面积悬顶区将大大增加突水几率；第 三阶段自由垮落高度约为采高的3～5倍，直接顶以上老顶区域形成一个压力拱形，该拱形以上地层压力由两侧煤柱承担，不会传递到采空区内。此时隔水岩层 竖直向上的奥灰承压水压力（P）和地层弹力（F2）保持不变，竖直向下的力中 隔水岩层重力（G）保持不变，煤层顶板以上压力（F1）由于压力拱的作用而无 法作用于隔水岩层顶板上，此时隔水岩层顶板上增加采空区垮落岩石重力（F3）。隔水岩层受到合力F=P+F2-F3-G，由于F1>>F2，故合力方向竖直向上，隔水岩层 受到弯矩作用，其上部岩层受拉力作用，原微裂缝或断裂构造出现张开或岩层断 裂现象。 当煤层回采之后，隔水岩层受到F=P+F2-F3-G的向上合力，该合力与工作面 两侧的煤柱压力平衡，假设隔水底板与两侧煤柱属于固定连接，采空区内隔水岩 层受到力矩M作用，力矩图见图1。 通过分析计算，工作面中部所受到的力矩最大，此处对岩层的拉力也最大， 若该拉力超过岩层的抗拉极限将导致岩层断裂，出现底板涌水现象。 根据煤层底板承压水突水原理，减小作用于隔水岩层上的力矩和增大岩层的 抗拉强度均可以减小水害隐患，建议在设计施工过程中采取下列水害防治措施： 一、原隔水底板上岩石压力在煤层开采后消失，取而代之的是采空区冒落岩

矿井突水预兆汇总

矿井突水预兆 1）一般预兆. (1)煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹。 (2)工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味(即臭鸡蛋味)。 (3)有时可闻到水的“嘶嘶”声。 (4)矿压增大，发生片帮、冒顶及底肢。 2）工作面底板灰岩含水层突水预兆 (1)工作面压力增大，底板股起，底殿量有时可达500mm以上。 (2)工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。 (3)沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊：底板活动时水变浑浊，底板稳定时水色变清。 (4)底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有"嘶嘶"声或刺耳水声。 (5)底板发生"底爆",伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。 3）松散孔隙含水层水突水预兆 (1)突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大，仔细观察发现水中含有少量细砂。 (2)发生局部冒顶，水量突增并出现流沙，流沙常呈间歇性，水色时清时浊，总的趋势是水量、沙量增加，直至流沙大量涌出。 (3)顶板发生溃水、溃沙，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。

矿井突水征兆 1．与承压水有关断层水突水征兆 （1）工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或断柱现象。 （2）底软膨胀、底鼓张裂。 （3）先出小水后出大水也是较常见的征兆。 （4）采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通增多所致。 2．冲积层水突水征兆 （1）突水部位岩层发潮、滴水、且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。 （2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。 （3）发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。 3．老空水突水征兆 （1）煤层发潮、色暗无光。 （2）煤层“挂汗”。 （3）采掘面、煤层和岩层内温度低，“发凉”。 （4）在采掘面内若在煤壁、岩层内听到“吱吱”的水呼声时，表明因水压大，水向裂隙中挤发出的响声，说明离水体不远了，有突水危险。 （5）老空水呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且清，则是“流砂”水或断层水。

14-关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨

第24卷第1期(总第146期)煤一矿一开一采Vol．24No．1(Series No．146) 2019年2月COAL MINING TECHNOLOGY February一2019 关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨 樊振丽1,2 (1．天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;2．煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013) [摘一要]一为了反映底板突水主控因素对评价结果的作用,将承压含水层富水性和地质构造因素引入到改进型突水系数计算公式中,提出含水层富水性影响系数(Kω)和底板完整性系数 (K c),并提出了富水构造型突水系数计算公式三通过原始突水系数和富水构造系数计算公式评价结 果对比,改进的全要素突水系数计算公式可解决富水性和地质构造发育程度不一区域的底板突水评价 不准确的问题三 [关键词]一构造突水;底板突水;突水系数;主控因素 [中图分类号]TD745．2一[文献标识码]A一[文章编号]1006-6225(2019)01-0035-05 Calculation Method of Water Bursting Coefficient of Water-rich Tectonic Floor FAN Zhen-li1,2 (1．Coal Mining&Designing Department,Tiandi Science&Technology Co．,Ltd．,Beijing100013,China; 2．Mining Institute,China Coal Research Institute,Beijing100013,China) Abstract:In order to illustrated the function of the main control coefficient of floor water bursting to evaluation results,confined aqui-fer watery and geological tectonic were introduced to improving water bursting coefficient formula,and confined aquifer watery coeffi-cient Kωand floor integrity coefficient K were all proposed,the formula of watery tectonic water bursting coefficient was put forward, c and compared with two different formula of original water bursting coefficient and watery tectonic coefficient,the inaccurate question of floor water bursting evaluation for the region by the formula,which was about watery and geological different． Key words:tectonic water bursting;floor water bursting;water bursting coefficient;main control factors 一一随着我国煤矿开采水平的不断延伸二开采深度及强度的增大,许多矿井将面临更加复杂的水文地 质条件,特别是华北型煤田下组煤开采受灰岩岩溶承压含水层的威胁日益严重[1-3]三目前,对底板水害的评价方法主要有突水系数法二脆弱性指数法及五图双系数法等,其中,突水系数法以其简单二实用的优点被广泛应用于煤层底板突水危险性评价以及矿井的生产实践中三 众所周知,突水系数法是以典型大水矿区底板突水资料为基础,经统计分析于1964年焦作水文 地质大会提出的,计算式为T=P(水压)/M s (底板隔水层厚度)三煤炭科技及现场工程人员经几十年的实践和研究,认为煤层底板突水是受含水层水压二富水性及渗透性二底板隔水层厚度二矿山压力二底板岩层组合以及地质构造等多种因素综合作用的结果,且初始的突水系数计算公式评价结果在不同矿井出现了不适用等情况,因而国内相关科研机构及学者在实践中不断深入研究探讨,使突水[收稿日期]2019-01-04系数计算公式不断得以改进,所考虑的引发底板突水的各项影响因素逐渐接近客观实际[4-5]三2018年6月4日,国家煤矿安全监察局印发的‘煤矿防治 水细则“将初始公式作为评价底板突水危险性的计算公式,即仅以含水层水压和底板隔水层厚度作为计算要素获取突水系数值三笔者认为初始突水系数计算式作为统计意义的经验公式是底板突水综合要素的量值反映,具有相对较好的适用性,但是,该公式毕竟在一些矿区出现了小于突水系数临界值突水或者大于甚至远大于突水系数临界值未突水的情况,鉴于此,从学术角度探讨矿山压力(对应计算要素为底板破坏带深度)二底板岩层组合(对应计算要素为等效隔水层厚度)二奥灰原始导升带二含水层富水性二地质构造等作为突水系数计算要素,从而解决特定煤层水文地质条件下的底板突水评价问题是有意义的三 国内许多学者和科研机构在将底板突水主控因素作为突水系数计算要素方面做了大量工作[6-8]三[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2019．01．008 [基金项目]国家科技重大专项大型油气田开发项目(2016ZX05045007-003,2016ZX05043005);国家自然科学基金资助项目(51704161) [作者简介]樊振丽(1983-),男,河南郑州人,博士,副研究员,主要从事煤矿水害防治二 三下 采煤二矿山环境治理等方面的技术应用和研究工作三 [引用格式]樊振丽．关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨[J].煤矿开采,2019,24(1):35-39． 35

底板承压水事故防范措施正式版

In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.底板承压水事故防范措施 正式版

底板承压水事故防范措施正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1、严格执行“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合超前探测“十二字方针”。对地质及水文地质条件不明的区域，应采取多种手段进行综合探测。 2、应进行水文地质勘探，编制《承压开采可行性评价及安全技术措施》。 3、接近地质异常区时必须编制专项探放水设计，由总工组织评审，并按照设计严格施工探放水工程。 4、加强隐蔽致灾因素排查治理，排查隐伏断层、陷落柱，对于地质条件复杂的地段，应采用高精度物探等探测手段。

5、有突水危险的矿井应实行隔离开采措施，并按照规定设置防水闸门，配置强排水系统。 6、必要时可采取疏水降压或注浆加固等方式对承压水进行治理。 7、加强超前探、探放水的现场管理，保证探放水施工严格按照规程、设计进行。 8、加强防治水知识培训，井下作业人员应掌握基本的防治水知识。 ——此位置可填写公司或团队名字——

突水危险性评价方法

附录 A （资料性附录） 突水危险性评价方法 A.1 顶板突水危险性评价 A.1.1 导水裂缝带法 A.1.1.1 一般经验公式 导水裂缝带高度应当依据开采区域的地质采矿条件和实测数据分析确定；对于无实测数据的，可参考类似地质采矿条件矿井的实测数据、水体下开采成功经验或者依据表C.1的公式计算。近距离煤层的导水裂缝带高度的计算，必须考虑上、下煤层开采的综合影响。 表A.1 厚煤层分层开采的导水裂缝带高度计算公式 A.1.1.2 综采放顶条件 综采放顶条件下导水裂缝带高度可采用表C.2的公式计算。 表A.2 综采放顶条件下导水裂缝带高度计算公式 单位为米 表C.2 综采放顶条件下导水裂缝带高度计算公式(续)

A.1.1.3 导水裂缝带法危险评价分区的建议 导水裂缝带法进行危险评价时，建议采用如下分区： a) 安全区：导水裂缝带最大高度加上保护层厚度的标高小于顶板直接充水含水层底板 标高； b) 过渡区：导水裂缝带最大高度加上保护层厚度的标高大于顶板直接充水含水层底板 标高，导水裂缝带最大高度的标高小于顶板直接充水含水层底板标高； c) 危险区：导水裂缝带最大高度的标高大于顶板直接充水含水层底板标高；根据顶板 直接充水含水层的富水性或单位面积静涌水量分为3个等级： 1) 一般危险区：q ≤0.01或Q 单静j ≤5 2) 中等危险区:0.01＜q ≤0.1或5＜Q 单静j ≤10 3) 高危险区: q ＞0.1或Q 单静j ＞10 d) j 单元单位面积静涌水量（Q 单静j 静）采用式（C.1）计算： Q ij ij H μ=∑n 单静j i=1 ................................... (A.1) 式中：Q 单静j —j 单元单位面积静涌水量； n —直接充水含水层层数； μ—给水度； H —顶板直接充水含水层厚度，单位为米（m ）。 A.1.2 三图双预测法 “三图”是指通过多元信息的空间分析生成矿层顶板冒裂安全性分区图、顶板充水含水层富水性分区图和顶板涌（突）水条件综合分区图；“双预测”是指在天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测。其中： a) 顶板冒裂安全性分区图是通过矿层回采过程中诱发的顶板导水裂缝带加保护层总 高度与上覆充水水源之间关系的空间分析图。导水裂缝带发育总高度一般可采用经验统计公式和数值模拟计算评价以及现场实测等方法确定。 b) 顶板充水含水层富水性分区图是反映含水层富水性的多元信息（一般有含水层厚度 和岩性、地质构造分布特征、水文地质参数、单位涌水量、采取率、冲洗液消耗量、水化学特征、地球物理勘探成果等）空间分析成果图。 c) 顶板涌（突）水条件综合分区图是由顶板冒裂安全性分区图与顶板充水含水层富水 性分区图空间分析成果图。 d) 天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测是根据研究矿井 具体的充水水文地质物理概念模型，建立地下水流系统的三维数值模拟模型，在反

临矿集团田庄煤矿2010年“8.17”断层突水事故案例分析(8602工作面中顺槽)

临沂矿业集团田庄煤矿 2010年“8.17”断层突水事故案例分析 一、事故的基本情况 1、事故发生时间：2010年8月17日23时23分 2、事故发生地点：八采区8602工作面中顺槽 3、事故类别：水害事故 4、伤亡人数：无 5、经济损失：直接经济损失152万元。 二、矿井及事故地点概况 ㈠矿井概况 田庄煤矿位于兖州煤田的西南部，为杨村煤矿的南邻矿井，原隶属于山东省煤炭工业局，2004年2月划归临矿集团，井田面积32.07km2。设计生产能力30万吨/年， 2002年11月投产，2006年核定矿井生产能力90万吨/年。矿井采用主副井立井开拓、二个水平开采、中央并列式通风。田庄区为一水平（生产水平标高-167m）、新集区为延伸开拓水平（水平标高-252m）。采面布置采用对拉工作面，均采用走向长壁一次采全高后退式开采。单体液压支柱支护顶板，放炮落煤，冒落法管理顶板。 直排水系统：二水平直排水泵房通过直排水钻孔直接排至地面，排水能力1000m3/h。二级排水系统：-256集中泵房排

至一水平，一水平井底中央泵房排至地面，实际排水能力1000m3/h。 ㈡事故地点概况 八采区为上山采区，紧邻二水平集中水仓泵房和直排水仓泵房，掘进工作面全部为上山掘进，采区直接利用二水平集中水仓泵房和二水平直排水仓泵房排水。 8602工作面位置图 8602工作面位于八采区，其中8602中顺槽沿16煤上山掘进，正常情况下十三、十四灰水和奥灰水分别位于巷道下27.6m、38m和50m。8602中顺槽迎头100米范围内陆续穿过3

条断层后，揭露第4条断层时断层破碎带出水，出水点标高-145m。 8602中顺槽出水段剖面图 三、事故发生、抢险经过 2010年8月17日中班23时23分，西翼-256m水平8602中顺槽掘进工作面，放炮揭露断层后底板出现渗水，初始水量3m3/h。 18日早班出水量为12m3/h，后出水量逐渐增大，至20日5时，水量稳定为900m3/h。

矿井(区)底板突水临界水系数的确定

矿井（区）底板突水临界水系数的确定 一、|问题提出 我国广大华北型、华南型石炭=迭系煤田，煤系假整合于原层石灰岩之上，在其上煤层开拓与回探过程中，频频发生底板薄层石灰岩和原层石灰岩透水事故，造成众多淹井事故，为探究其突水原因，掌握规律，做好底板突水预测、预报工作，保证煤矿安全生产，1964年煤炭部在焦作开展矿井水文地质会战，研讨了上述众多议题。大量突水资料表明矿井底板突水是与该处的隔水层厚度、强度、隔水层的岩性及其组合方式、构造发育程度、水压大小、采动过程中的矿压等众多因素有关。但主导因素为是含水层作用于隔水层上的水压力，它起着破坏作用，另一是隔水层的厚度及强度，它起着阻止水压力的破坏作用，而其它因素均可隐含于隔水层的厚度中，它们或是减弱隔水层的强度，或是减少隔水层的厚度。故可以用它们的比值来刻划，隔水层的稳定程度即采场或巷道的平衡状态，帮以下式来表征： T V= 式中，T V：称突水系数或阻力系数（Pa/m） P：作用于隔水层底界面上的水压力（P M：煤层底板至含水层顶界面间的隔水层厚度 该比值即表征，巷道或采面下单位厚度隔水层所能承受的水压力。岩体（隔水层）受力之后，依力的大小，所表现出来的变形与破坏有三个阶段，即弹性变形，塑性变形至永久变形。当水压力值较小，隔水层厚度、强度较大时，该比值的数值较小，表现为处于弹性变形阶段，则反映在巷道掘进，工作面回采是处于安全状态，若比值大时，变形发展至破裂永久性变形阶段，则巷道掘进、采场回采时会出现突水事件。该两种状态之间存在有塑性变形阶段，即处于极限平衡状态，则在工作面上会出底鼓现象。上述诸现象在矿井（区）均可见，为此，我们可以把矿井（区）内、巷道掘进、工作面回采安全与不安全和极限状态的资料取各点上的水压力和隔水层原度值，分别标示于P——M图中，从中找出其临界点（线），该即为该矿井的临界突水系数值（线）以T V临示之。 二、具体做法 选取一定数量的安全点和不安全点，将其数据展示在纵坐标表示隔水层原度（M）：横坐标表示含水层水压力（pa或kg/cm2）计算纸上，且对掘进、回采不安全分别用符号□、○表示；安全点以符号表示。展示后的图上可以看出安全点汇集在左下铡，不安全点汇集在图的右上侧，两区之间存在一条自然界线称P——M经验曲线。可以为突出水与否的标志，并可用方程式表示。（如图） 1、据一些矿区绘制出来的P——M经验曲线图可知：1、P——M关系曲线的形态可以是直线，也可以是曲线。 2、P——M曲线共同的特点是该曲线与OM轴相交有一个交距，表明该部份隔水层已失去了隔水作用，称之为矿区在破坏的导水厚度。交点往下，随着隔水层的变厚，水压也变大，显示出隔水层的阻水能力。表明采矿活动仅有隔水层上部破坏严重，对下部影响较小。隔水层上部由采矿破坏的导水厚度在8～12M之间。 3、依突出水系数的定义，它即相当于P——M图中曲线的斜率，若从地下水动力学角度即相当于临界水力梯度。为此，我们可以利用临界突出系数值来判断工作面回采时能否突水的标志，即，采面实际突水系数T V临界则安全。 4、若P——M关系曲线呈直线，则可用斜截式方程表示，在已知采面底板隔水层厚度时，代入方程，则可求出该采面的临界水压力值。若实际水压力高于临界水压力时则工作面回采时会产生突水，反之则安全。 若P——M关系曲线呈抛物线时，则可取对数，使其线性化后，用费歇准则下的两组线性判别模型来判别：

关于底板承压水对工作面安全回采影响程度的研究刘国利

关于底板承压水对工作面安全回采影响程度的研究 刘国利，邓新刚，于国强 （枣矿集团柴里煤矿，山东滕州277519） 摘要该文对工作面开采过程中底板裂隙岩层在裂隙水压力作用下的损伤演化进行定量描述，归纳煤层采动后对岩层破坏的机理，确定底板承压水对工作面回采安全的影响程度。 关键词底板承压水采动安全破坏深度影响程度 中图分类号TD163+．1文献标识码B 1柴里矿232、234采区概况及开采现状 （1）采区概况：232、234采区地面相对位于马庙村 西和西南，小丁庄南、东、西，二龙岗村北、东北。区内 地形平坦，地面标高35．64 37．94m，东北高、西南低， 坡度约为1．5%。 两采区由于受南北向田岗断层和东西向程楼断 层、半阁向斜的影响，使两采区内受到东西和南北向的 张扭和挤压作用，故使断裂和褶曲构造较发育。总观 二采区断裂构造较发育，四采区褶曲构造较发育。 （2）开采现状：234采区23403、23405南工作面仅 回采一分层，剩余工作面均已回采完毕。232采区现 回采工作面有23 上205高档工作面、23 下 208工作面。 23 上 205高档工作面位于开拓新区，北为程楼断 层，西为二龙岗断层，处于两断层交汇处，伴生、次生构造发育。工作面开采期间主要受3煤顶板砂岩水、断层裂隙带导水、封闭不良钻孔导水三类水害因素影响及威胁。 23 下 208工作面周边23407、23409工作面老空水在掘进时通过探放水钻孔已基本疏放完毕。23408南工作面为积水区，有稳定的补给水源，正常补给量为 4m3/h，对23 下 208工作面的开采有一定影响。该工作面直接充水水源为3煤顶板砂岩水，3煤顶板砂岩含 水层水虽经上分层23 上 408及周边23407、23409工作 *收稿日期：2011－05－30 作者简介：刘国利（1971－），男，2009年毕业于山东科技大学采矿工程专业，工程师，现任柴里煤矿科技科科长。面的开采受到一定的疏放，但上部3煤顶板砂岩含水层仍有部分滞水。 上述两工作面采掘活动产生的涌水经232集运或泄水孔泄入－500m轨道、运输巷，对采区涌水量有较大影响。 2232、234采区水文地质情况 2．1主要含水层 2．1．1侏罗系砾岩 岩性由粉砂岩、砂质泥岩、中、细粒砂岩互层、砂砾岩及砾岩组成，不整合于煤系之上，属洞穴裂隙承压水，中等矿化度。上部为粉砂岩和砂质泥岩，为相对隔水层段，中下部富水性相对增强，是工作面开采的间接充水水源之一。侏罗系砾岩为强含水层之一，含水不均，局部溶洞发育。该层距3煤顶板160 270m，3煤开采不受威胁。 2．1．23煤及其顶板砂岩 为弱含水层，3煤属裂隙水，顶板砂岩属裂隙－孔隙水，是煤矿直接充水含水层。沿煤层或煤层顶板采掘时，局部将出现滴淋水，底板出现渗水，巷道掘后或工作面采后，低处将出现积水，半阁向斜轴部尤为明显，故要加强老塘水的探放。 2．1．3灰岩 （1）三灰：该层灰岩距3煤底板35 40m，厚约8m，沉积稳定。为裂隙水，裂隙发育随埋深增加而减弱。根据暗斜井和二总回巷道揭露，二水平北段三灰裂隙不发育。且被方解石脉充填，易疏干。根据二水平钻孔和巷道揭露，三灰富水性弱。 （5）加强岩层运动及其致灾监测研究。建立起一支专职的矿压监测队伍，要对不同层次人员进行各种类型的监测与灾害预防培训，不断更新现场领导和工程技术人员的知识结构，掌握国内外矿山压力与巷道支护新理论和新技术。 （6）新矿区所处的岩层物性特征、结构、地质变异具有独特性，应通过系统研究，形成“本矿区煤巷支护技术实施规范”，对于其他矿区的经验不可照抄硬搬。3结语 煤巷锚杆支护，在带来效益的同时，其安全性不容忽视。只要坚持理论与实践相结合，合理设计、规范施工、强化现场管理、加强监测监控，将会有效避免冒顶事故的发生。 48 12012年第1期

断层倾角对断层活化及底板突水的影响研究

断层倾角对断层活化及底板突水的影响研究 卜万奎，茅献彪 (中国矿业大学理学院，江苏徐州 221008) 摘要：针对含断层缺陷底板的受力特征，建立相应的简化力学模型，分析得到断层面上的剪切应力和法向应力表达式，并研究断层倾角对断层面上剪切应力、法向应力及断层活化的影响规律。同时运用 RFPA2D-Flow软件，模拟不同倾角的正断层在采动影响下底板的裂隙分布、渗流分布及采空区底板涌水量变化特征。模拟结果在一定程度上揭示含断层构造底板突水通道的形成机制及断层倾角对底板突水的影响规律。研究表明，断层倾角越大，断层越容易活化与突水。研究结果对采场底板含断层缺陷时防水煤柱的留设具有重要的参考价值。 关键词：采矿工程；断层倾角；断层活化；突水 1 引言 矿井突水是与瓦斯突出、顶板来压等并列的煤矿开采中的重大灾害之一。近年来，随着煤矿开采不断向深部延伸及开采强度的日益加大，煤矿突水事故发生的频度显著增加。矿井突水事故的原因较多，但研究结果表明，煤矿采场工作面底板突水事故的79.5%是发生在具有断层等构造缺陷的底板中。有关煤矿断层突水机制的研究，前人已经做了很多工作，为我国煤矿安全状况的改善起到了重要作用。 一般地，在开采正断层上盘煤层时更容易发生突水，断层活化突水的影响因素众多，断层倾角是引起突水的主要原因之一。因此，本文就断层倾角这一因素对正断层活化及突水的影响进行研究，以期对断层突水机制有进一步认识及对煤矿安全生产有进一步提高。 2 断层倾角对断层活化机制的力学分析 2.1 断层活化机制的力学分析 煤层开采之前，岩体处于原始应力的平衡状态下；而煤层开采后，处于自然平衡状态的应力场将发生改变，原岩应力重新分布，工作面围岩出现应力集中现象。根据矿山压力控制理论或岩层控制的关键层理论，在采场推进方向上，煤层底板支撑压力峰值在工作面煤壁前方和切眼煤壁后方一定距离内，而采空区底板由于垮落岩体被压实，其支撑压力逐渐恢复到原岩应力值γH，如图 1 所示。 对于长壁开采工作面，沿工作面推进方向取采场中部围岩体为研究对象，可近似视其为平面应变问题。假定采场底板岩体为弹性岩体，采场底板支撑压力如图 1 所示，其中：①，⑦区域为原岩应力分布区，视为均布载荷；应力增高区中的应力简化为线性增加（③，⑤区域）；应力降低

2020新版底板承压水事故防范措施

2020新版底板承压水事故防 范措施 Safety management refers to ensuring the smooth and effective progress of social and economic activities and production on the premise of ensuring social and personal safety. ( 安全管理) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改

2020新版底板承压水事故防范措施 1、严格执行“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合超前探测“十二字方针”。对地质及水文地质条件不明的区域，应采取多种手段进行综合探测。 2、应进行水文地质勘探，编制《承压开采可行性评价及安全技术措施》。 3、接近地质异常区时必须编制专项探放水设计，由总工组织评审，并按照设计严格施工探放水工程。 4、加强隐蔽致灾因素排查治理，排查隐伏断层、陷落柱，对于地质条件复杂的地段，应采用高精度物探等探测手段。 5、有突水危险的矿井应实行隔离开采措施，并按照规定设

置防水闸门，配置强排水系统。 6、必要时可采取疏水降压或注浆加固等方式对承压水进行治理。 7、加强超前探、探放水的现场管理，保证探放水施工严格按照规程、设计进行。 8、加强防治水知识培训，井下作业人员应掌握基本的防治水知识。 可在本位置填写公司名或地址 YOU CAN FILL IN THE COMPANY NAME OR ADDRESS IN THIS POSITION

底板突水理论

“国家大学生创新性实验计划项目”大学生科技创新基金（091029001）中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室2007年开放基金 （07KF04） 煤矿底板突水机理及“五带”理论 摘要：通过分析我国煤矿底板突水的基本特点，探讨了其底板突水机理，将煤矿底板突水划分为两大类型，即构造底板突水、工程扰动底板突水。从底板受力和破坏形式的差异出发，将底板分为“三区”和“五带”。运用箱体模型解释了地下水不同储水带、导水带间的径流、补给及排泄现象。 关键词：底板突水五带理论防治方法 Mechanism of water inrush from coal seam floor and the theory of five bands Cao Weikang Zhang Haijun Gao Pengfei Li Zhenlei (China University of Mining and technology, college Mining Engineering, Xuzhou Jiangsu Province China 221008) Abstract: Through the analysis of basic characteristics of water inrush from coal seam floor and the discussion of mechanism of water inrush from coal seam floor, water-inrush is divided into two types : water inrush from coal seam floor led by geologic structure and water inrush from coal seam floor led by engineering disturbence. According to the difference of the force of coal floor and failure forms, coal seam floor is divided into Three Districts and Five Bands. The Box Model can be established to explain the phenomenon of runoff ,supply and

底板承压水上断层突水的力学分析

潘锐,孟祥瑞,高召宁.底板承压水上断层突水的力学分析[J ].矿业安全与环保,2013,40(4):11-15. 文章编号:1008-4495(2013)04-0011-05底板承压水上断层突水的力学分析 潘　锐,孟祥瑞,高召宁 (安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南232001) 摘要:针对底板承压水上断层的受力特征,建立了简化的力学模型,根据弹性力学得到了断层面上 正应力和剪应力的解析公式,并对断层倾角二工作面推进距离这两个因素影响下的断层面上的剪应力变化情况进行了详细的分析;基于隔水关键层理论,对断层影响下的临界水压进行了公式推导,分析了临界水压随断层倾角的变化情况三结果表明,断层面上的剪应力峰值在β≤60°时是随着倾角增大而增大的,在β>60°时是随着倾角增大而减小的;随着工作面向断层推进,剪应力峰值也逐渐向浅部转移三临界水压随着断层倾角的增大经历了先增大二后减小的过程;当断层倾角在β≤40°或β≥65°时,隔水关键层可能发生破断,将会继断层形成另一条突水通道三 关键词:承压水;断层;剪应力;隔水关键层;临界水压 中图分类号:TD745 文献标志码:A 网络出版时间:2013-07-2210:29 网络出版地址:http ://https://www.wendangku.net/doc/e711615072.html, /kcms /detail /50.1062.TD.20130722.1029.004.html Mechanical Analysis on Fault Water Inrush above Floor Confined Aquifer PAN Rui,MENG Xiangrui,GAO ZHaoning (School of Energy and Safety,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China) Abstract :A simplified mechanical model was built according to the stress characteristics of fault above floor confined aquifer ,the analytic formula for the normal stress and shear stress on the fault plane was obtained according to the elasticity and a detailed analysis was made on the change of the shear stress on the fault plane which was affected by the dip angle of fault and the distance of face advance.Based on the theory of key water-resisting layer ,the formula for the critical water pressure which was affected by the fault was derived and analysis was carried out on the change of the critical water pressure with the dip angle of fault.The results showed that the peak shear stress on the shear plane increased with the increase of the dip angle when β≤60°and decreased with the increase of the dip angle when β>60°.The peak shear stress was gradually transferred to the shallow part with the working face advanced to the fault.With the increase of the dip angle ,the critical water pressure experienced such a process of first increase and then decrease.The key water-resisting layer may break and form another water inrush channel when the dip angle of fault was β≤40°or β≥65°.Key words :confined aquifer ;fault ;shear stress ;key water-resisting layer ;critical water pressure 收稿日期:2012-12-04;2013-05-28修订 基金项目:国家自然科学基金项目(51074003,51074005,51174255) 作者简介:潘　锐(1987 ),男,安徽淮南人,硕士研究生,从事煤矿底板突水方面的研究工作三E-mail :pr5813050@https://www.wendangku.net/doc/e711615072.html, 三 煤矿突水一直是煤矿工作者关注的重点,而断层突水更是重中之重三据统计,煤矿中75%的突水事故与断裂构造带有关[1],工作面80%的突水事故与断层有关[2]三针对断层这一主要突水诱发因素,我国学者开展了大量的研究工作三比较有代表性的是钱鸣高院士基于关键层理论对断层突水机理做出 了解释[3]三缪协兴教授在此基础上提出了渗流关 键层说[4],发展了关键层理论三谢和平院士采用分形理论对断层产状及粗糙表面的分形进行了统 计[5]三但是这些研究工作主要集中于断层本身,对 隔水关键层与断层的相互影响引发的突水问题未深入研究,数值软件在模拟断层突水时很难同时反映隔水关键层破断突水的形成[6-8]三笔者在对断层力学建模分析的基础上,结合隔水关键层理论,对隔水关键层进行了力学分析,以及对断层影响下临界水压的变化进行了探讨,以期对煤矿突水防治工作有更好的指导作用三 四11四第40卷　第4期2013年8月 矿业安全与环保MINING SAFETY &ENVIRONMENTAL PROTECTION Vol.40No.4Aug.2013

突水征兆

矿井水突水征兆 1）一般预兆. (1)煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹。 (2)工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味(即臭鸡蛋味)。 (3)有时可闻到水的“嘶嘶”声。 (4)矿压增大，发生片帮、冒顶及底鼓。 2）工作面底板灰岩含水层突水预兆 (1)工作面压力增大，底板鼓起，底鼓量有时可达500mm以上。 (2)工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。 (3)沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊：底板活动时水变浑浊，底板稳定时水色变清。 (4)底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有"嘶嘶"声或刺耳水声。 (5)底板发生"底爆",伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。 3）松散孔隙含水层水突水预兆 (1)突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大，仔细观察发现水中含有少量细砂。 (2)发生局部冒顶，水量突增并出现流沙，流沙常呈间歇性，水色时清时浊，总的趋势是水量、沙量增加，直至流沙大量涌出。 (3)顶板发生溃水、溃沙，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。

采掘工作面突水事故预防措施 1．切实做好矿井水文地质观测工作在生产中，随采掘工作的进展，搜集、调查水文地质条件，了解采掘范围内可能出水的断层、裂隙的分布，弄清井下岩层的组成及性质，查明含水层的涌水量及影响范围。 2．做好超前探放水 在不能确保没有水害的情况下，在采掘工作之前，必须进行探水，认真执行“有疑必探，先探后掘”的探水原则，探明水源后，将水有计划地安全放出，当水源的水量、水压不大时，直接利用探水钻孔排水，如水压较大，另打放水钻孔排放水。 3．注浆堵水 注浆堵水是将预先制好的浆液，通过井巷前方的钻孔压入岩层裂隙，浆液在空隙中渗透扩散，凝固硬化形成隔水帷幕带，堵截水源。由于注浆工艺流程简单，其效果较好。 4．注意加强对突水征兆的观测与分析 对现场工作人员加强安全知识培训，掌握突水征兆。 5．矿井水的隔离 为防止井下开采过程中各种水流入井下，在受水威胁的地段，留设一定宽度或厚度的煤（岩）柱作为防水煤（岩）柱。