煤层底板导高带三带划分理论研究
防治水
防治水考试题库1、矿井水文地质条件中等的矿井，直接充水含水层单位涌水量为（A）A 0.1～1.0L/s.mB 小于0.1 L/s.mC 1.0～5.0 L/s.m D大于5.0 L/s.m2、矿井涌水量观测常用的方法有4种，其中不包括（D）A 容积法B 浮标法C 堰测法D 目测法。
3、《煤矿安全规程》第二百六十条规定，井巷出水点的位置及其水量，老窑积水范围、标高和积水量，都必须绘在（B）上。
A井上下对照图 B采掘工程平面图C通风系统图 D煤层底板等高线及储量估算图4、掘进巷道迎头布置的探放水钻孔一般不少于（C）个，向前方呈放射状。
A 1B 2C 3D 45、探放老空水钻孔布置时以满足平距 m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过 m。
（A）A 3，1.5B 2.5，1.5C 3，2D 4，26、采掘工作面距离已知含水断层（）m，推断断层（）m时，需探放断层水。
（B）A 30，60B 60，100C 60,80D 30，907、探水作业时，钻进中一旦发现见软、见空和见水、变层要立即（C）。
A 不用上报矿调度室B 拨出钻杆C 停钻，丈量残尺并记录深度D 继续钻进8、探放老空水时，当发现煤岩松软、片帮、来压或者钻孔中水压水量突然增大，必须（A）。
A 立即停钻，不拨出钻杆B 立即停钻，拨出钻杆C 密切观察，加压钻进D 拨出钻杆，关闭闸阀9、水压大于（A）MPa的断层，一般不宜沿煤层探放水。
A 1B 2C 3D 410、下面哪一条不属于老空水探放的原则。
（D）A 主动探放B 先隔离后探放C 先降压后疏放D 注浆加固，改变含水层性质11、（A）即断层带内的积水，断层带面通常还与不同的含水层连通，甚至与地表水相通。
A 断层水B 大气降水C 地表水D 含水层水12、矿井水文地质类型应每___年重新确定,当发生重大突水事故后应在____年内重新确定。
（A）A 3,1B 4,2C 5,1D 2,113、重大突水事故是指突水量首次达___m3/h以上，或者造成___人以上死亡的。
采空区_三带_划分指标的研究
量又不会及时带走 , 形成热量蓄积 , 使煤的温 度不断上升。经过一定时间, 导致自燃。 # 窒息带。此区内风速过小 , 风流中氧浓度太 低, 不能维持氧化过程不断发展; 另外 , 即使 已经发生自燃 , 也会因缺氧而窒息。 划分 三带 有三种标准。一种是按照采 空区内漏风速划分的: 低温不自燃带, 采空区 内漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ m in 的区域; 可 能自燃带, 漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ min 之 间的区域; 窒息带 , 漏风风速小于 0. 1m/ m in 的区域。另一种是按照氧气浓度划分 : 低温 不自燃带, 氧气浓度大于 18% ; 可能自燃带 , 氧气浓度在 18% ~ 10% 之间; 窒息 带, 氧气 浓度低于 10% 。漏风速指标和氧气浓度指 特性曲线应以顶板下沉量为横坐标 , 以支柱 阻力为纵坐标通过现场实测来绘制。各矿井 可以把所使用的各种支架, 在用于不同煤层 工作面及顶板条件下时, 现场实测其实际工 作特性曲线 , 根据此工作特性曲线计算顶板 释放能量。
煤炭工程师
199. 3
1997
标实质上是一致的, 二者都是以采空区内漏 风流情况为划分 三带 的依据。只是在采空 区内测量漏风速较难做到 , 按漏风速划分 三 带 的标准通常用在理论数值解算上较多, 而 测取采空区内氧气浓度相对容易些, 所以在 现场实测分析中多采用按氧气浓度划分 三 带 的标准。最近国内外一些学者提出用升 温率指标划分采空区 三带 的标准。如果采 空区内每天的升温率 K %1 & / d 时, 就可以 认为已进入可能自燃带。 上述三种划分采空区 三带 的指标, 在 实际应用中的适用性如何, 下面将进行这方 面的研究分析。 2 氧浓度和漏风速指标的局限性 图 1 为平庄古山二井 380 工作面采空区 进回风两侧测取的氧气浓度距工作面距离变
煤矿中的“三带”、“上三带”“下三带”理论and技术考核指标
一、下三带理论
目录
1、定义
2、下三带介绍
3、下三带理论在煤矿上的应用
1 定义
对承压水体上采煤底板岩层突水机理研究表明，在煤层开采过程中，煤层底板岩层由上到下形成底板导水破坏带、有效隔水层保护带和承压水导升带，称为“下三带”。
该理论最早为煤炭科学研究总院北京开采所的刘天泉院士提出的“底三带”，而后发展为“下三带”学说。
2 下三带介绍
底板导水破坏带是指由于采动矿压的作用，底板岩层连续性遭到破坏，导水性发生明显改变的层带；有效隔水层保护带是保持采前岩层的连续性及其阻抗水性能的岩层；承压水导升带是指含水层中的承压水沿隔水底板中的裂隙或断裂带上升的高度。
3 下三带理论在煤矿上的应用
在煤矿上主要是对底板突水预测进行预报工作。
二、地质中的上三带和下三带是什么意思？
冒落带、裂隙带、弯曲下沉带为上三带
底板破坏带、完整岩层带、承压水导高带为下三带
三、煤矿中讲的三带是什么？
煤矿开采以后，其上覆岩层移动分为三带，即跨落带、裂隙带和缓慢下沉带。
煤层底板的下三带为：破坏带、完整岩层带（或保护带）、地下水导升带。
附：
什么是技术考核指标?
技术考核指标：预期指数和完成达标指数之间进行比对，具体的可以是一张报表。
总体上是对过去情况的分析和对近期的总结，旨在考核经济指数增长点，理论与现实相结合，意图制定达到最佳状态的目标。
经济效益最优化是一切工作开展的最终目的。
[公路水运工程试验检测人员考试密押题库与答案解析]公路水运工程试验检测人员桥梁隧道工程分类模拟35
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A.地质调查法
B.弹性波反射法
C.超前钻探法
D.地震波反射法
答案:C[解析] 断层为面状结构面，可采用超前钻探法较准确地预报其位置、宽度、物质组成及地下水发育情况等。断层破碎带与周围介质多存在明显的物性差异，可采用弹性波反射法探测破碎带的位置及分布范围。因此本题选C。
C.出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析
D.围岩稳定性特征及支护情况 A B C D
答案:ABCD[解析] 隧道内地质素描包括以下主要内容：
(1)工程地质包括有害气体及放射性危害源的存在情况；应记录塌方部位、方式、规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响等。
A.150m
B.100m
C.80m
D.30m
答案:B[解析] 地质雷达法在一般地段预报距离宜控制在30m以内；瞬变电磁法每次预报有效探测距离宜为100m；红外探测法有效预报距离宜在30m以内；高分辨率直流电法有效预报距离不宜超过80m；地震波反射法等在软弱破碎地层或岩溶发育区，每次预报距离宜为100m左右，在岩体完整的硬质岩地层每次预报距离宜为150m内。本题选B。
D.孔内摄影 A B C D
答案:ACD[解析] 超前钻探法包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。
问题:2. 关于隧道超前钻探技术要求以下描述正确的是______。
A.富水岩溶发育区每循环宜钻3～5个孔，揭示岩溶时，应适当增加，以满足安全施工和溶洞处理所需资料为原则
B.在需连续钻探时，前后两循环钻孔应重叠5～8m
答案:A[解析] 隧道涌水量为1×103～1×104m3/d，为中小型涌水，地质灾害属于B级。
黑眼泉煤矿覆岩“三带”发育高度探测研究
黑眼泉煤矿覆岩“三带”发育高度探测研究摘要：本文以黑眼泉煤矿A1煤层为研究背景,通过理论计算和现场实测的方法确定了A1煤层上覆岩层“三带”高度，结果表明：黑眼泉煤矿A1煤层开采后，覆岩垮落带沿竖直方向的高度约为15.01m，沿煤层法向的高度约为14.63m，约为采高的5.18-5.04倍，裂隙带沿竖直方向的发育高度约为55.78m，沿煤层法向的高度约为54.35m，约为采高的18.74-19.23倍，弯曲下沉带范围为0-179.21m。
关键词：垮落带；裂隙带；弯曲下沉带；发育高度引言煤岩体中存在多种结构面，控制着煤岩体的力学性质及其变形与破坏特征，了解煤岩体中层理、节理、裂隙等结构面的分布及其力学特性，对研究围岩的稳定性，煤岩体工程设计、施工及安全等有重要作用。
因此,本研究以黑眼泉A1煤层条件为研究背景,采用理论计算与现场实测的方法,对黑眼泉煤矿覆岩“三带”发育高度进行了确定,该研究结果与方法对矿井其他相似条件工作面具有一定的指导意义。
1矿井概况黑眼泉煤矿位于新疆巴里坤哈萨克自治县西北方向150 km处，煤矿范围东西长约2.3～5.0 km，南北宽约7.4 km，面积约29.77 km2。
黑眼泉煤矿井田范围内含1层可采煤层，为A1煤层，煤层厚度0.23~6.92 m，平均3.23 m，可采厚度2.10~6.92 m，平均3.59 m，含夹矸0~2层，井田地层为单斜构造，倾角为8°～25°。
黑眼泉煤矿在天山东段北侧梅钦乌拉山脉的北面，为小型山间盆地，属平原型丘陵地形。
井田内地形南西高，北东低，高程1552.1～1699.9 m，最高点标高为1699.9 m，位于井田内西南部。
2覆岩“三带”发育高度的理论计算A1煤层顶板岩性主要为粉砂岩、砂砾岩、中砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩等，属于中硬岩层。
很长一段时间以来，覆岩“三带”高度的计算采用《“三下”采煤规程》的经验公式，但当覆岩为中硬岩层时，计算覆岩“三带”高度，在《“三下”采煤规程》没有记录采用综放开采方法的计算公式，一般根据厚煤层分层开采方法的经验公式来计算。
中硬覆岩大采高工作面顶底板“三带”发育高度观测研究
巷Ｎ Ｆ ３ ０ 。
类型、 煤层 的赋存状态和开采方法等 ） 。 确定“ 两带” 高度
的方法一般有 三类 ： 实际探测法 、 理论计算 法和经验公
式法 。本文利用钻 孑 Ｌ 压水实验方 法和经验 公式法来 对
意义。
关键词 ： 中硬 覆 岩 ； 顶底板“ 三 带” ； 钻探 压 水 实验 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｄ ３ ２ ５
文献标识码 ： Ａ
覆岩 的运动和破坏是 由下而上逐层发展 的 ， 一般形
成垮 落带 、 裂缝带 、 弯 曲带Ｉ ” 。垮 落带和裂缝带 的发育高
度， 常受诸多 因素影 响 ； 中硬覆岩下 大采高 工作面顶底 板“ 两带 ” 的高度 确定 ， 是 防水煤柱 、 一次采 全高 留采 比 等设计 的主要技术参数圜 。国内外学者都对 “ 两带 ” 高度 进行研究 ， 结果表明 ： 工作 面顶板导水裂缝带 和底板 破坏 带发育受多种 因素 的影响（ 例如采 高和顶板 的结 构
图１ 井下 仰 （ 俯） 孔 压 水试 验法 示 意 图
直接底 砂质泥岩 ０ ．０ ５
２ ） 试验孔位 。为了观测 １ ８ １ ０ ２ 工作面 的顶底板 “ 三 带” ， 在南 翼 回风大巷布置“ 三带 ” 观测孔 ， 见图 ２ 。顶板
兴县
０ ３ ３ ０ ０ ０ ）
要： 针 对 斜 沟 煤 矿 ８号煤 层 １ ８ １ ０ ２工 作 面 的地 质特 征 ， 进 行 现 场 钻 孔 压 水试 验 ． 并用井下实测结果， 提 出合 理 综 采
次采全 高条件 下“ 三带” 高度计算的经验公式 ， 对采 区和工作面防水煤柱的留设、 一 次采全 高的 留采 比确定具有一定指导
底板岩层下三带
底板岩层三带划分
垂直层面的裂隙：是由剪切作用和层向拉力造成。
2 影响因素： ①工作面长度L：L↑—h1↑
统计：L＜70m h1≈8～9m；
L=100～130m L=180m ②悬顶距： 悬顶距↑—超前支承压力峰值↑—h1↑ ③采高： 对于单层开采或分层的第一分层开采，采高↑—h1↑。 h1≈13～17m； h1≈20m。
理论计算法
① 经验估算法：
a 仅考虑工作面宽度（斜长）L时：
h1 0.7007 0.1079L或h1 0.303L0.8
b 考虑采深H、倾角α、工作面斜长L时：
h1 0.0085H 0.1665 0.1079L 4.3579
c 考虑采深H、倾角α、面斜长L、岩层坚硬性系数f时：
L每增加10m，h1增加1m。
开采第二分层时，仅在第一分层破坏深度的基础上增加
2 ～3m，再下一分层开采时增加深度更小。
④采深：采深↑—h1↑
100～1200m采深范围内，每增加100m，破坏深度增加 0.8m， 深度一般在1～10m之间变化。 3 深度确定方法： 钻孔注水法 现场实测法 经验估算法 地质雷达法 超声波探测
体，使原有裂隙进一步扩展。
②渗水软化：承压水在底板隔水层中，降低了有效应力 和内聚力，使隔水层强度降低。
2 突水条件：
一般，承压水的压裂扩容作用是否发生，与底板隔水层 中的最小主应力σ3有直接关系。 只有PW＞σ3时，才会产生压裂扩容作用。
突水条件：
a) 采动矿压及水压未能使底板隔水层形成贯通破裂，即：
h1 0.009H 0.0448 7.929ln L 0.3113f 25.18
一般，在断裂带附近，h1比正常底板增大约0.5 ～1.0倍。
综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法与实践
综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法与实践余明高;晁江坤;贾海林【摘要】根据目前采空区自燃“三带”的研究现状,确定了基于采空区煤自燃的上限氧浓度和下限氧浓度、采空区自燃“三带”现场观测及数值模拟、MIN-MAX 综合处理法的采空区自燃“三带”的综合划分方法,划分了采空区自燃“三带”范围.以新疆哈密三道岭煤矿4204综放工作面为例进行实际应用,确定了该工作面采空区的自燃“三带”范围.实践表明,该划分方法确定的“三带”能更好地反映浮煤自燃的实际情况,对具有类似条件的采空区防火具有参考价值.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】6页(P131-135,150)【关键词】自燃"三带";极限氧浓度;漏风风速;MIN-MAX方法【作者】余明高;晁江坤;贾海林【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TP3230 引言采用综采放顶煤开采方法开采大采高、特厚煤层时，往往在采空区留有大量的松散遗煤，这些遗煤通过物理吸附和化学吸附，在合适的条件下很容易与采空区漏风流中的氧气发生氧化反应，导致采空区自燃火灾的发生，严重威胁矿井生产［1-5］.对于“U”型通风系统的采空区，按遗煤发生自燃的可能性可将采空区划分为散热带、自燃带、窒息带［6］.采空区自燃“三带”划分是矿井防灭火基础工作的重要内容之一，工作面正常生产时，采空区自燃“三带”是客观存在的，而且处于一个动态的稳定状态［7］.采空区自燃“三带”观测的主要内容是检测采空区内氧气浓度随工作面推进的变化情况，并根据煤氧化的临界氧气浓度确定出散热带、自燃带和窒息带的范围.目前，对于采空区自燃“三带”的划分，国内外尚无统一的标准，但总的说来有3种划分指标:采空区漏风风速、采空区氧气浓度以及采空区温度.以采空区的氧气浓度为划分标准的方法是目前在工程实践中应用最为广泛，也是最有效的划分方法.本文选取一个试验工作面进行埋管布点观测，并进行FLUENT模拟，从而更真实的显示采空区自燃“三带”的分布.最后，利用MIN-MAX的方法优化采空区“三带”分布范围，为采空区防灭火提供形象直观的指导.1 综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法1.1 煤氧化自燃的极限氧浓度确定氧气供给是煤自燃的另一个物质基础，对于特定的松散煤体，氧气供给越充分，煤与氧的化学吸咐和化学反应越快，放热强度越大［8-9］.在某一温度下，其放热强度近似与氧浓度成正比，当氧浓度达到上限漏风强度对应的浓度值时，煤体的氧化生热大于散热，煤体的升温速度达到最大，因为是根据上限漏风强度计算出的氧气浓度，所以将这个极限浓度称为上限氧浓度，用Cmax表示.理论研究表明:上限氧浓度与上限漏风强度、煤氧化放热性、浮煤堆积厚度、周围散热条件和煤岩体原始温度有关.现场实践中，煤体的氧化放热特性、浮煤堆积厚度、采空区的上限漏风强度、周围散热条件和煤岩体原始温度均为定值，故上限氧浓度为可知的极限参数.理论上，上限氧浓度的计算公式［9］为式中:ρg为工作面风流密度，kg/m3;Cg为工作面风流热容，J/(g·℃);q0(Tc)为试验测定的放热强度，J/(m3·s);λc为浮煤导热系数，J/(s·m·℃);Qmax为采空区上限漏风强度，m3/(min·m2);C0新鲜风流氧浓度，mol/m3;Tc为煤体平均温度，℃;Ty为岩层平均温度，℃;h为松散煤体厚度，m;由上限氧浓度Cmax换算为煤体氧化生热的最大氧浓度Cu的计算公式为式中:V为气体的摩尔体积，L/mol;n为氧气的分子量.引起煤自燃的必要条件之一是有连续充分的供氧条件，当风流在破碎煤层孔隙中流动时，随着煤对氧气的吸附和反应，风流中的氧浓度逐渐降低，当氧浓度降低到某个下限值时，煤氧化产生的热量较小，产热量可通过顶底板岩层全部散发出去.此时，煤体温度不再上升，煤体升温速度为0，则称该极限氧浓度为下限氧浓度，用Cmin表示.理论上，下限氧浓度的计算公式为式中为采空区漏风强度，m3/(min·m2)，其它参量的含义如式(1)中所述.由下限氧浓度Cmin换算为煤体氧化生热的最小氧浓度Cd的计算公式为1.2 采空区流场数值模拟根据工作面的具体情况建立模型，气体在采空区的流动，可看作是空气在多孔介质中的渗流.模拟是在GAMBIT中建模，然后采用FLUENT软件进行计算，最后导入到TECPLOT进行后处理.考虑流场的非均匀性，对进风口附近和回风口附近进行局部加密.采空区非均质多孔介质分布情况，采空区氧气浓度和一氧化碳浓度变化方程的源项采用用户自定义函数UDF进行导入、编译.速度与压力之间的耦合采用SIMPLE算法，迭代的最大误差都小于10－3.1.3 基于MIN-MAX方法的采空区“三带”分布范围确定MIN-MAX方法的原理就是将各种方法得到的采空区“三带”范围进行处理，散热带的范围取最小值，窒息带取最大值，从而得到自燃带的最优范围.根据采空区实测氧气浓度和Fluent模拟结果，利用MIN-MAX的方法确定自燃“三带”的最优范围.2 采空区自燃“三带”划分实践将本文确定的综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法，以新疆哈密三道岭煤矿4204综放工作面为例进行实际应用.该工作面走向长度1 687.1 m，倾向长度240 m，煤层平均倾角为6°，煤层平均厚6.3 m，采用走向长壁后退式综采放顶煤全部垮落式采煤法.上顺槽为进风巷兼作轨道运输巷，下顺槽为回风巷兼作皮带运输巷，两巷都为实体煤巷道，沿煤层底板掘进，巷道净宽4 m，净高3 m.2.1 煤氧化自燃的极限氧浓度的具体计算根据现场实测与计算:ρg=1.18 kg/m3;Cg=1.302 J/(g·℃);q0(Tc)=2.87 × 10J/(m3·s);λc=2.13 ×10－1J/(s·m·℃);Qmax=2.48 ×10－4m3/(min·m2)=7.2 × 10－5m3/(min·m2);C0=9.375 × 10－10mol/m3;Tc=30℃;Ty=12 ℃;h=1.3 m;V=22.4 L/mol;n=32.由式(1)得Cmax≈2.64 ×10－1kg/m3;由式(2)得 Cu=18.5%;由式(3)得Cmin≈5.8 ×10 －1kg/m3;由(4)式得 Cd=4.65%.2.2 采空区自燃“三带”范围划分标准的确定煤自燃“三带”的分布特征既与冒落岩石堆放压实状况、遗留浮煤的分布状况、漏风源、漏风汇的位置和漏风强度等因素有关，又与工作面的推进速度有很大的关系.采空区氧含量分布最能反映采空区浮煤氧化状况，因此，采空区三带划分应以氧含量分布为主，其它指标为辅.根据上节中计算的煤体氧化生热的最大氧浓度和最小氧浓度值，本文确定的采空区自燃“三带”划分标准为:散热带φ(O2)≥18.5%;自燃带φ(O2)为18.5%～4.65%;窒息带φ(O2)≤4.65%.2.3 采空区自燃“三带”观测的测点布置采空区自燃“三带”观测采用的方法是在采空区预埋束管检测系统.为分析工作面自燃三带分布情况，沿4204工作面进风巷、回风巷和工作面支架中部各布置3个测点，测点间隔30 m.需要说明的是，进风巷、支架中部和回风巷的每一个测点处都布置一个防倒装置的采样探头，高度为0.6 m，下部有三条腿支撑.为防止采空区积水或浮煤堵塞束管，每个探头高于底板0.5 m左右，端头用三通连接，顶部三通钢管内保护着气体采样器.支架中部的测点布置在支架底放溜槽后部采空区，并且导出到进风巷进行观测.采空区抽气导管采用聚氯乙烯硬质塑料束管，直径为6 mm，为了避免抽气管被采空区冒落的岩石砸坏，外部用直径为70 mm的钢管进行保护.采空区自燃“三带”观测采用抽气法，其抽气探头放在三通钢管中进行保护.将测点编号1-9，按照图1布置，测点之间间隔30 m.其中，测点 1，4，7为第一组;2，5，8为第二组;3，6，9为第三组.2.4 采空区自燃“三带”的观测数据分析由现场实测可知4204工作面采空区氧气体积分数如图2所示，根据煤炭氧化自燃理论，煤炭自燃的决定性因素是漏风风流中的氧气体积分数，用氧气体积分数来划分采空区煤炭氧化自燃“三带”是可靠的，在现场实际测定中也经常使用这种方法［10-11］.分析图2所反映的4202工作面采空区氧气体积分数变化和实测结果可知:(1)当工作面推进50 m后氧气体积分数就迅速减少.这是由于煤层顶板为松软岩石，采空区顶板垮落时，冒落的顶板压实程度较好，采空区漏风较少.(2)各测点氧气体积分数下降的趋势为:靠回风侧的测点下降最快，靠近进风侧的最慢.实测结果充分说明了U型通风系统工作面的采空区漏风流场与漏风变化规律为采空区中部靠进风侧漏风较大，回风侧较小.2.5 采空区自燃“三带”实测范围的确定根据图2从氧气体积分数的变化规律分析可以得出4204综放工作面采空区自燃“三带”的范围如表1～3所示.表1 第一组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.1 Distribution of the spontaneous combustion three-zone reflected by the first points?表2 第二组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.2 Distribution of the spontaneous combustion three-zone reflected by the second points?表3 第三组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.3 Distribution of the spontaneous combustion three-zonereflected by the third points?根据采空区实测氧气体积分数，利用MINMAX的方法所确定的自燃三带范围如表4所示.表4 现场实测数据反映的自燃“三带”分布范围Tab.4 Range of coal spontaneous combustion three-zone reflected by the on-site measured data?由表4可知，采空区自燃“三带”的位置和范围与工作面的漏风量有直接关系.工作面进风巷漏风充足，所以进风巷的自燃带在采空区深部，且范围最大，回风巷漏风最小，所以回风侧进入自燃带比较早，且自燃带范围较小.因此，工作面漏风量越大，采空区自燃带位置越向采空区深部延伸，且自燃带的范围越大.2.6 4204工作面采空区流场分布的数值模拟根据现场观测可知，4204综放工作面采空区两端浮煤厚度达3.0 m，中部采空区浮煤厚度为1.3 m，由于顶板压力较大，根据地质资料可假设中部采空区浮煤距离顶板3 m处为致密边界，工作面的长度为240 m，采空区的深度为300 m，工作面的横截面尺寸为4 m×3 m.数值模拟的物理模型如图3所示.采空区流场分布对采空区的组分浓度分布以及“三带”划分均有重要影响，煤自然发火的主要条件是供氧和蓄热，其中蓄热程度由风速决定.根据国内外学者对采场漏风的研究，一般认为［12-14］，采空区风速介于 0.1 ～0.24 m/min 之间为氧化自燃带.采空区高度为1.5 m平面的漏风速度场、氧气体积分数场的分布如图4和图5所示.根据采空区漏风风速模拟得出距进风巷不同距离处自燃“三带”的分布范围见表4所示.根据采空区氧气体积分数模拟得出距进风巷不同距离处自燃“三带”的分布范围见汇总表5和表6所示.表5 漏风风速模拟的自燃三带分布Tab.5 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone according to leakage air viscosity?表6 氧气体积分数模拟的自燃三带分布Tab.6 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone according to oxygen concentration?3 4204工作面采空区“三带”范围综合确定根据实测氧气浓度变化得到的进风巷采空区自燃“三带”的分布，以及模拟得到的自燃“三带”范围，利用MIN-MAX的方法进行优化，得出最优的自燃带范围是17.5～160 m.根据对进风巷自燃“三带”范围的综合确定，同理，可以计算出距进风巷120 m和240 m的“三带”范围如表7所示.表7 综合确定的自燃“三带”的分布Tab.7 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone based on comprehensive method?4 结论(1)确定了基于采空区煤自燃的上限氧浓度和下限氧浓度、采空区自燃“三带”现场观测及数值模拟、MIN-MAX综合处理法的采空区自燃“三带”的综合划分方法，据此划分的采空区自燃“三带”范围，能更好地反映浮煤自燃的实际情况. (2)研究表明，采空区自燃“三带”的位置和范围与工作面的漏风量有直接关系.工作面漏风量越大，采空区“自燃带”位置越向采空区深部延伸，且自燃带的范围越大.(3)根据MIN-MAX方法，4204工作面进风巷采空区自燃“三带”范围为散热带0～17.5 m，自燃带17.5～160 m，窒息带＞160 m;工作面中部的自燃“三带”范围为散热带0～14.5 m，自燃带14.5～139 m，窒息带＞139 m;回风巷的自燃“三带”范围为:散热带 0～9 m，自燃带 9～74.5 m，窒息带＞74.5 m.(4)根据现场观测、数值模拟和MIN-MAX方法表明，距进风巷距离不同位置的采空区自燃“三带”范围有一定的差异，可为采空区防火提供基础数据，据此可有针对性地采取防灭火措施.参考文献:［1］王省身，张国枢.矿井火灾防治［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1990. ［2］王德明.矿井火灾学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2008.［3］邬剑明.煤自燃火灾防治新技术及矿用新型密闭堵漏材料的研究与应用［D］.太原:太原理工大学，2008:3-5.［4］王俊峰，邬剑明，靳钟铭.一种预测采空区自燃危险区域的新方法——CFD 技术的应用［J］.煤炭学报，2009，34(11):1483-1488.［5］郝宇，刘杰，王长元，等.综放工作面超厚煤层注氮防灭火技术应用［J］.煤矿安全，2008，12(7):41-43.［6］张国枢.通风安全学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2008.［7］文虎.综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟［J］.煤炭学报，2002，27(1):54-58.［8］余明高，黄之聪，岳超平.以氧指标划分采空区自燃“三带”的实验研究［J］.西安矿业学院学报，1998，18(1):1-5.［9］刘晨瑶，陈曦，王亚超，等.亭南煤样自燃极限参数实验研究［J］.陕西煤炭，2002，25(1):4-5.［10］刘华锋，张人伟.综放工作面采空区自燃“三带”的观测与分析［J］.煤炭安全，2009，19(3):38-40.［11］董建立，邓五先.安一井S4101工作面采空区自燃“三带”观测及防止自然发火的措施［J］.矿业安全与环保，2006，33(4):1-3.［12］褚廷湘，余明高，杨胜强.基于FLUENT的采空区流场数值模拟分析及实践［J］.河南理工大学学报:自然科学版，2010，29(3):2-5.［13］余明高，常绪华，贾海林.基于Matlab采空区自燃“三带”的分析［J］.煤炭学报，2010，35(4):1-4.［14］王家学，潘荣锟，余明高.王台矿2304采面自燃“三带”观测及数值模拟［J］.煤炭安全，2010，39(4):1-3.。
煤层顶板导水裂缝带高度综合探查技术
煤层顶板导水裂缝带高度综合探查技术李超峰;虎维岳;王云宏;刘英锋;周麟晟【摘要】新建矿井应进行顶板“两带”实测.采用井下上仰钻孔注水测漏法、井-地联合微震监测法以及UDEC软件数值模拟,综合探查高家堡矿井首采面顶板导水裂缝带发育高度.利用这3种方法获得的工作面停采线附近的导水裂缝带高度数值基本一致,分别为88.03 m、86.54 m和87.00 m,与实际情况相符合.与地面钻孔冲洗液法或井下上仰钻孔注水测漏法探查结果结合起来,井-地联合微震监测具有突出优势,可实现煤层顶板覆岩破坏与变形的时-空动态四维监测,是研究顶板“两带”发育高度及其变化规律的重要方法.%Heights of roof strata "two-zone" should be measured for each new coal mine.To determine water flowing fracture zone height of the first mining face roof in Gaojiabu coal mine comprehensively,three methods including injection water leakage measuring in upward slant holes,underground-ground joint microseismic monitoring and numerical simulation with UDEC were applied.Similar fracture zone height values which are 88.03 m,86.54 m and 87.00 m were detected by three methods near the working face stop bined with injection water leakage measurement in underground upward slant hole or surface borehole,strata deformation and failure time-space four dimensional characteristics can be monitored by the underground-ground joint microseismic method which has outstanding advantages in analyzing the changing rule of the fracture zone height.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2018(046)001【总页数】7页(P101-107)【关键词】高家堡井田;顶板裂缝带高度;注水测漏法;井-地联合微震监测【作者】李超峰;虎维岳;王云宏;刘英锋;周麟晟【作者单位】煤炭科学研究总院,北京100013;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TD741导水裂缝带高度是受顶板水害威胁矿井的关键水文地质参数，是进行顶板水害威胁评价、防治水对策制定、以及工作面布置与参数设计、煤层采高确定等的重要依据[1-5]。
岩层“上、下三带”力学特性
岩层“上、下三带”力学特性作者：李鹏来源：《中国科技博览》2013年第37期摘要：上、下三带理论经过理论研究和生产实践已发展得日趋完善，该理论对工作面顶板控制和在承压水上安全开采评价及防治矿井底板突水灾害中起了重要作用。
通过本文介绍对上述理论更深入的理解，更好地推广应用，为矿井安全生产服务。
关键词：上三带；下三带；煤矿开采1 采场上覆岩层三带理论1.1 上三带的划分工作面煤层开采后，采用垮落法处理采空区，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏，根据采空区覆岩移动破坏程度，可以分为“三带”，即垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，如图1所示。
（1）垮落带：破断后的岩块呈不规则垮落，排列也极不整齐，松散系数比较大，一般可达1.3-1.5。
但经重新压实后，碎胀系数可降到1.03左右。
此区域与所开采的煤层毗连，很多情况下是由于直接顶岩层冒落后形成的。
（2）裂隙带：岩层破断后，岩块仍然排列整齐的区域即为裂隙带。
它位于冒落带之上，由于排列比较整齐，因此碎胀系数较小。
（3）弯曲下沉带：自裂隙带顶到地表的所有岩层称为弯曲下沉带。
弯曲带内岩层移动的显著特点是，岩层移动过程的连续和整体性，即裂隙带顶以上至地表的岩层移动是成层地、整体性地发生的，在垂直剖面上，其上下各部分的下沉差值很小。
若存在厚硬的关键层，则可能在弯曲带内出现离层区。
1.2 上三带的范围（1）冒落带的分布范围冒落带位于覆岩的最下部，煤层采空后，上覆岩层失去平衡，从紧靠煤层的顶板岩层开始冒落，并逐渐向上发展，直到开采空间被冒落的岩块充满。
冒落带的高度主要取决于采出厚度和上覆岩石的碎胀系数，通常为采出厚度的3～4倍，薄煤层开采时冒高较小，一般为采煤厚度的1.7倍左右。
顶板岩石坚硬时，冒落带高度为采出厚度的5～6倍；顶板为软岩时，冒落带高度为采出厚度的2～4倍。
（2）裂隙带的分布范围裂缝带位于冒落带之上，具有与采空区相通的导水裂隙。
冒落带和裂隙带合称为两带，又称冒落裂隙带，在解决水体下采煤时，称两带为导水裂隙带。
浅谈煤层底板突水理论研究现状
２２突水系数理论 ． 我国的底板突水规律研 究始 于 ２ 世纪 ６ 年代 ，当时注意 到匈牙 Ｏ Ｏ 利底板相对隔水层理论在实践 中的应用 ， 在焦作矿 区水文地质大会 中， 以煤科总院西安勘探分 院为代表 ，提出了采用突水系数作为预测预报 底板 突水与否的标准。突水 系数就是单位隔水层所能承受的极 限水压 值， 即： Ｔ＝ ／ ｓＰＭ （） １ 式 中：ｓ Ｔ 为突水系数 ； Ｐ为 含水 层 水 压 ， ａ ＭＰ ； Ｍ 为隔 水 层 厚 度 ， 。 ｉ ｎ 这里 的突水系数在数值上相当于匈牙利的“ 相对隔水层厚度”的倒
科突水 理 论研 夯 ｔ ｌ ｌｉ ｌ
淮 沪煤 电公 司丁集煤 矿 陶 军
［ 摘 要］ 本文主要简单介 绍了国内外底板 突水机理研 究现状 ， 阐明 了底板突水机 理理论 的基本概念 。总结和评述 了其 实际应用价 值 和理 论 研 究不 足 ， 并提 出 了今 后 底 板 突 水理 论 的研 究 方 向 。 ［ 关键 词］ 底板 突水 突水系数 理论研 究
点。
樊水系数法因写入相关规程而被现场广泛应用。由于不同矿区
７～ｌｍ， ２ 突水时工作面从切 眼煤壁推进 的距离一般为加 ２ ７ ｍ， ０～ ０ 而且 绝大多数在 ４ ｍ以内， ０ 也就是说 ， 在绝大 多数情况 下 ， 实际工程中煤层 底板并不满足薄板理论的基本要求 ， 即厚宽 比小 于 １ ／ ／。但 当厚宽 ５～１７ 比大 于 １２～１３时 ， 误 差 是 无法 忽 略 的 。 ／ ／ 其 ２６ 键 层 理 论 ．关 该理论由中国矿业大学黎 良 、 杰 钱鸣高于 １９ 年提出１ 该理论认 ９６ ８ ］ 。 为顶底板隔水层 中承载能力最强的岩层为关键层 。关键层 的强度决定 着顶底板的破坏形式 。 关键层破坏就会发生突水 。 他们把关键层作为薄 板处理 ， 建立薄板模型。对于顶板的破坏计算和水情分析 ， 该理论是合 理 的。而对于底板 ， 该理论 实用性较差。事实上底板承载能力强的坚硬 岩层往往隔水性能弱 ， 而承载力弱 的软弱岩层往往 隔水性能好。因此该 理论的应用条件受到很大限制 。 ２７ 下 四带 ” 论 ．“ 理 该理论于 ２ 世纪初由山东科技大学施龙青提 出 。“ １ 下四带 ” 理论 的模型： 开采煤层底板 自开采煤层底板的顶到含水层之间的岩层划 它将 分 出四个组成带：矿压 破坏带 、 新增损伤带 、Ｉ原始损伤带 、Ｖ原始 Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ１ Ｉ 导高带。 第１ “ 带：矿压破坏带 ” 是指矿 山压力对底板的破坏作用显著 ， 底板 岩石 的弹性性 能遭到 明显伤失的层带 。 其特点为： 岩石处于粘弹性状态 ； 各 种裂隙不仅交织成网 ， 而且惯通性好 、 导水性 能很强 ； 岩层的连续性 彻底破坏 ， 完全伤失 了隔水能力 ； 承压水沿该带突出所消耗 的能量仅仅 用 于克服突水通道 中的沿程阻力。 第 １带：新增损伤带” Ｉ “ 是指受矿山压力破坏的影响作用 明显 ， 岩石 弹性性能发生了明显改变的层带。 其特点为 ： 底板岩层的原有抗压强度 明显降低 ， 但岩层的弹性性能 尚未完全 伤失 ， 即岩石仍 处于弹性状态 ； 岩层的原有裂 隙得到 了明显地扩展 ， 尚未相互贯通； 但 岩层具有一定 的 连续性和隔水能力 ； 承压水要沿该带突出 ， 其消耗的能量主要用于贯通 裂隙。 ‘ 第 １ 带： Ｉ “ Ｉ 原始损伤带”是指不受矿山压力破坏作用的影响或影响 甚微 ， 岩石弹性性 能保持不变的层带。其特点为 ： 岩石保持原有弹性性 能； 岩层 内的裂隙保持原先 的非相互贯通状态 ； 岩层的连续性 和隔水能 力良好 ； 底板水要沿该带突 出， 其消耗 的能量主要用于破坏岩石及贯通 裂隙。 第１ Ｖ带： “ 原始导高带” 是指不受矿 山压力作用 的影响 ， 并发育有承 压水的原始导高的层带 。 其特点为 ： 因水化学作用 ， 岩石处于弹塑性 、 塑 性状态 ； 裂隙发育差参不齐 ， 已成为突水通道 ； 并 岩层的连续性差 ； 底板 水从 该 带 突 出 只 需克 服 沿 程 阻 力 。 该理论的力学基础是损伤力学与断裂力学理论 ，在各带厚度计算 公式推导方面采用了较 为复杂 的理论研究 ，因此在一定程度上限制 了 所得公式 的现场推广 与应用 。如何进一步提高该理论的实用性还有待 于 不 断探 索 和 研 究 。 ３底 板 突 水 理论 研 究 展 望 。 由于现场地质条件的复杂性 ，煤层底板岩体应力场及变形破坏特 征的研究还处在不很 完善的阶段 ，现有 的研究成果与实际需要还相差 很远 ， 尚有众多的理论和实际问题需要人们进一步更全面 、 更深入地研 究、 总结 、 完善 。 （） １在底板变形破坏特征研究上 ， 忽视 了地下水对底板隔水层 的破 坏 作 用 ， 水 压 对 底 板岩 层 阻水 性 能 的影 响作 用 认 识 不 足 。 对 （） ２对采动过程中的矿 压和高水压共 同作用下的岩体渗透性变化 、 突 水 通 道 的形 成 过 程 及 形 成 机 理还 缺 乏研 究 ，而 这 方 面 也 是 底 板 突 水 研 究 的 一个 重 要 方 面 。 参考文献
神东公司转正考试题库
神东公司转正考试题库文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-一、填空1.煤矿企业必须建立、健全各级安全生产责任制、职能机构安全生产责任制、岗位人员安全生产责任制。
2.煤矿企业必须建立入井检身制度和出入井人员清点制度。
3.煤矿企业应建立、健全安全目标管理制度、安全奖惩制度、安全技术措施审批制度、安全隐患排查制度、安全检查制度、安全办公会议制度。
4.煤矿企业所说的“三大规程”指煤矿安全规程、作业规程、操作规程。
5.“四不放过”原则是指事故原因没查清不放过,群众未受到教育不放过;整改措施未落实不放过、无防范措施不放过。
6.煤矿企业搞好安全生产，必须坚持的三并重的原则是管理、装备、和培训。
7.“三违”的内容是违章指挥、违章作业、违反劳动纪律。
8.煤炭生产应当依法在批准的开采范围内进行，不得超越批准的开采范围越界、越层开采。
9.从业人员有权对本单位安全生产工作中存在的问题提出批评、检举、控告；有权拒绝违章指挥和强令冒险作业。
10.开凿平硐、斜井和立井时，自井口到坚硬岩层之间的井巷必须砌碹，并向坚硬岩层内至少延深5m。
11.煤矿企业每年必须至少组织1次矿井救灾演习。
12.掘进巷道贯通前，综合机械化掘进巷道在相距50m前、其他巷道在相距20m前，必须停止一个工作面作业，做好调整通风系统的准备工作。
13.井下爆炸材料库的最大贮存量，不得超过该矿井3天的炸药需要量和10天的电雷管需要量。
14.“一炮三检”是指装药前、放炮前、放炮后分别检查风流中的瓦斯。
15.井下放炮，爆破工接到起爆命令后，必须先发出爆破警号，至少等 5 秒时间，方可放炮。
16.采用放炮的方法处理瞎跑时，必须在距瞎炮至少 0.3米处另打与瞎炮炮眼平行的新炮眼，重新装药放炮。
17.井上、下接触爆破材料的人员必须穿棉布或抗静电衣服。
18.煤矿供电的“三专”、“两闭锁”，其中三专指：专用变压器、专用开关、专用电缆；两闭锁是指：瓦斯电闭锁和风电闭锁。
寺家庄煤矿15106采煤工作面覆岩裂隙“三带”规律研究
Vol. 30 ! No. 3Mar 2021第30卷第3期2021年3月中国矿业CHINA MINING MAGAZINE寺家庄煤矿15106采煤工作面覆岩裂隙“三带”规律研究余北建(阳泉煤业(集团)有限责任公司,山西阳泉045000)摘要：为研究寺家庄煤矿15106工作面回采过程中上覆岩层裂隙的动态发育规律，基于工作面覆岩地 质条件，采用理论分析、数值模拟和相似模型实验的方法研究覆岩裂隙的发育，并划分“三带”。
依据矿业控制理论，得到垮落带高度为14.37〜17.25 m,裂隙带高度为54.8〜72.6 基于UDEC 软件，模拟得到 k 2石灰岩底板距离煤层顶板18 m 为跨落带高度，毗石灰岩底板距离煤层顶板66 m 为裂隙带高度&根据相似模型实验得到垮落带高度为18 m,裂隙带高度为64 理论分析、数值模拟和模型实验得到覆岩“三 带”高度基本一致，以坚硬的石灰岩高度为准，确定垮落带高度18 m,裂隙带高度66 m,为高抽巷层位选取 提供了一定的理论指导&关键词：覆岩；裂隙；UDEC 软件；相似模型；三带中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：10044051(2021)03019305Study on the “three zones ” of overburden fracture in the 15106 coalface of Sijiazhuang coal mineYU Beijian(Yangquan Coal Industry (Group ) Limited Liability Company ， Yangquan 045000， China )Abstract : In order to study the dynamic development law of overlying strata fissures during the miningprocessof15106 workingfaceinSijiazhuangcoalmine !basedonthegeologicalconditionsoftheoverlying strataoftheworkingfacetheoreticaldevelopmentnumericalsimulationandsimilarmodelexperimentsareusedtostudythedevelopmentofoverburdenfractureszones Accordingtothe miningcontroltheory the heightofcavingzoneis14 37-17 25 m !andtheheightoffracturedzoneis54 8-72 6 m Based on theUDEC software,the simulation results show that the k 2 limestone floor is 18 m from the roof of the coal seam and the height of the k 4 limestone floor is 66 m from the roof of the coal seam. According to thesimilarmodelexperiment !theheightofcavingzoneis18 m !andtheheightoffracturedzoneis64 m. Theoreticaldevelopmentnumericalsimulationandmodelexperimentsshowthattheheightof “threezones ” oftheoverburdenisbasica l ythesame.Basedontheheightofthehardlimestonetheheightofcavingzoneis18 m !andtheheightoffracturedzoneis66 m.Theresultsprovidesometheoreticalguidancefortheselectionofhighdrainagelanes.Keywords : overlying rock ； fracture ； UDEC software ； similar model ； three-zone传统“三带”理论认为1，工作面向前推进，顶板 岩层悬露继而破坏垮落，在顶板垮落过程中，上覆岩层可形成垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，三个岩层移动和变形各有特点的空间区域。
底板岩层下三带
h1 0.0085 H 0.1665 0.1079 L 4.3579
c 考虑采深H、倾角α、面斜长L、岩层坚硬性系数f时：
h1 0.009 H 0.0448 7.929 ln L 0.3113 f 25.18
一般，在断裂带附近，h1比正常底板增大约0.5 ～1.0倍。
这时，产生压裂扩容作用，会发生突水。
② 理论计算法 a 由断裂力学、莫尔—库伦破坏准则：
h1
1.57 2 H
4
2 c
2L
b 由弹性理论和莫尔—库伦破坏准则：
h1
(n
1)H
2
[2 K
K 1
arc c os K K
1] 1
c
(K 1)
n—最大应力集中系数；
K 1 sin 1 sin
c 由弹性理论和格林菲斯破坏准则：
h1
(n 1)P0
④采深：采深↑—h1↑ 100～1200m采深ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ围内，每增加100m，破坏深度增加0.8m， 深度一般在1～10m之间变化。 3 深度确定方法：
钻孔注水法 现场实测法 地质雷达法
超声波探测 经验估算法 理论计算法
① 经验估算法： a 仅考虑工作面宽度（斜长）L时：
h1 0.7007 0.1079 L或h1 0.303 L0.8
3 承压水导升带高度确定： 现场测试法：物探 岩性分析法 理论分析法
理论分析法—薄板理论计算法：
h3
2 2A(Pw h) t h A t
A
12 L2x
L2y ( L2y 3L2x Ly )2
式中：h—底板隔水层厚度；PW—水压
Lx—工作面斜长；
郑州矿区告成矿煤层底板“下三带”范围研究与应用
收稿日期:2020-11-12基金项目:国家自然科学基金项目(52064047);陕西省科技计划项目(2020SF -418);榆林学院博士科研启动基金项目(17GK06)作者简介:刘玉卫(1978-),男,河南平顶山人,高级工程师,博士,主要从事矿山压力及地下空间支护研究㊂郑州矿区告成矿煤层底板 下三带 范围研究与应用刘玉卫1,2,商铁林3,王㊀浩1,刘应然1(1.郑州工程技术学院土木工程学院,河南郑州450044;2.郑煤集团工程技术研究院,河南郑州450042;3.榆林学院能源工程学院,陕西榆林719000)摘㊀要:由于告成矿属煤与瓦斯突出矿井,矿区要在煤层底板布置瓦斯抽放巷疏放瓦斯,这就需要掌握巷道底板三带的范围㊂通过对告成煤矿21061工作面三软煤层巷道底板现场调查㊁岩石物理力学实验㊁数值分析,得到了巷道底板下三带的范围㊂研究表明:底板破裂带最大深度达到13m ;裂隙带在工作面倾向的下侧深度达到25.3m ,在工作面中部达15.6m ,在工作面上侧达21.1m ;而原岩带处于底板深度21m 外,适合布置底板巷道㊂关键词:瓦斯突出;煤层底板;下三带;裂隙带;破裂带;原岩带中图分类号:TD325㊀文献标志码:A㊀文章编号:1008-3871(2021)02-0005-04DOI :10.16752/ki.jylu.2021.02.002㊀㊀告成矿位于河南登封东南12km 的告成镇境内,距郑州市71km,是郑州煤电公司旗下的主力矿井之一㊂井田面积34.1272km 2,开采标高为150m~600m,矿井主采二1煤层㊂井田因受滑动构造影响,造成了滑动构造的下盘㊁上盘以及滑动构造带具有不同的构造特征,矿区二1煤层顶板受滑动构造影响范围达21.5km 2㊂告成矿是郑煤电的主力矿井,又地处滑动构造带的影响,它的顺利接替直接关系到矿井的产量㊂而顺利接替的关键是保证准备工作面瓦斯预抽能够达标,因此,底抽巷的布置合不合理至关重要㊂以往底抽巷的布置主要靠经验来确定位置,缺少层位选取的理论研究,致使布置的底抽巷出现了前掘后修的恶性循环问题,这不仅影响了安全,也耽搁了时间[1]㊂因此,本文通过现有的科学手段采用现场调查㊁实验室实验和数值模拟等方法,开展滑动构造影响条件下的采动底板破坏范围研究,对确定煤㊁岩巷的合理层位选择及后期巷道支护等[2]都具有重要的指导意义㊂1煤层底板下三带 的划分1.1传统 下三带 概念传统的采场底板 下三带 概念,最早由煤炭科学研究总院北京开采所的刘天泉院士提出,称为 底三带 [3-5]㊂后来,在承压水体上采煤底板岩层突水机理与预测预报研究中,逐步发展为 下三带 学说[6,7]㊂ 下三带 是指在煤层开采过程中,煤层底板岩层由上到下形成的底板导水破坏带㊁有效隔水层保护带和承压水导升带[8,9]:(1)底板导水破坏带(I 带):指由于采动矿压的作用,底板岩层连续性遭到破坏,导水性发生明显改变的层带㊂(2)有效隔水层保护带(II 带):指保持采前岩层的连续性及其阻抗水性能的岩层㊂(3)承压水导升带(III 带):指含水层中的承压水沿隔水底板中的裂隙或断裂带上升的高度㊂1.2基于底板巷道稳定性的 下三带 划分传统 下三带 主要针对底板突水性进行划分的,告成煤矿所需 三带 主要用于煤层底板的巷道掘进,重点考虑巷道稳定性㊂在底板布置的巷道必须承受得住工作面回采带来的影响,主要考虑的指标是:(1)围岩破坏程度:㊀2021年03月第31卷㊀第2期榆林学院学报JOURNAL OF YULIN UNIVERSITYMar.2021Vol.31No.2以围岩是否出现塑性区为指标㊂该指标评价巷道围岩的破坏程度,是巷道稳定性的基础㊂(2)应力集中程度:以底板集中应力系数为指标㊂该指标涉及巷道受力大小,影响巷道的变形程度和稳定性㊂(3)透水程度:以围岩裂隙场为指标,基于传统三带的导水裂隙带㊂2告成矿煤层底板 下三带 数值模型由于告成煤矿属煤与瓦斯突出矿井,矿井需要在煤层底板布置瓦斯抽放巷,来提前解放回采煤层的瓦斯,而告成煤矿21061工作面是该矿井主采工作面,21061工作面顺利投产对矿井至关重要,这就需要掌握该工作面底板三带的范围,同时也为后续工作面底板瓦斯抽放巷的布置提供参考依据㊂采用FLAC3D数值计算软件,对告成煤矿21061工作面进行分析,并确定围岩应力场分布和底板三带划分㊂告成煤矿21061工作面平面位置和剖面位置如图1和图2所示㊂上覆岩层392m,平均密度2500 kg/m3,岩层倾角9ʎ,工作面倾向斜长150m㊂数值计算模型模拟工作面推进方向120m,达到充分采动距离,可包括初次来压和几次周期来压对底板的影响㊂模型高度112m,模型留设边界30m,模型块体数450000㊂模型岩层参数来源于12209勘探钻孔㊂数值模拟物理力学参数如表1所示,建立数值模拟模型如图3所示㊂图1㊀21061工作面平面位置图图2㊀21061工作面剖面位置图表1㊀煤层顶底板岩性及力学参数层号岩石名称累深/m厚度/m密度/(kg/m3)抗压强度/MPa弹性模量/GPa泊松比抗拉强度/MPa内聚力/MPa内摩擦角/(ʎ)1细粒砂岩426.57.4269079.754.390.20 3.7 5.8739.2 2断层角砾岩431.0 4.52320 6.915.600.300.8 1.019.0 3粉砂岩435.6 4.627002034.590.26 2.6 3.938.0 4中粒砂岩441.1 5.526702025.400.28 2.5 3.0239.8 5砂质泥岩445.8 4.724101835.60.25 2.7 3.920.0 6二1煤450.0 4.213500.90532.980.280.10.720.0 7砂质泥岩458.58.524101835.600.25 2.7 3.922.0 8泥岩460.1 1.6230012.333.280.300.2 3.533.3 9石灰岩465.6 5.5273017.030.500.27 2.0 3.033.5 10砂质泥岩466.8 1.224101835.600.25 2.7 3.930.0 11细粒砂岩469.0 2.2269079.744.390.21 2.7 3.632.2 12石灰岩475.3 6.3273020.043.500.23 3.2 4.130.0 13泥岩480.1 4.8230012.333.280.300.2 3.533.3 14中粒砂岩483.8 3.026702025.400.28 2.5 3.039.8 15砂质泥岩485.4 2.324101835.600.25 2.7 3.920.0 16泥岩488.6 3.2230012.333.280.300.3 3.533.3 17石灰岩491.8 3.2273060.556.70.22 4.9 3.534.4 18泥煤494.3 2.517809.832.800.29 1.5 1.521.0 19石灰岩507.813.5273060.556.700.20 4.9 4.239.5㊃6㊃榆林学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第2期(总第154期)图3㊀数值计算模型3煤层底板 下三带 的划分3.1破裂带工作面开采后的倾向剖面超前支承压力分布,如图4所示㊂在工作面推进过程中,该区域离煤层最近,将经历工作面前方支承压力(1.5倍原岩应力)的作用,还要经受采空区中部底板拉破坏的作用㊂该区域裂隙最发育,甚至出现断裂,称为 破裂带 ㊂破裂带为中部高两侧下凹然后翘起的 鱼背型分布(图4中虚线所示),工作面下侧深度9m,中部深13m,上部8m㊂该带围岩裂隙发育,围岩存在透水性,且受采动集中应力影响,巷道维护困难,是巷道布置必须避开的区域㊂图4㊀工作面前方压力峰值区倾向剖面垂直应力图3.2裂隙带工作面沿采空区倾向剖面破坏区(剪切破坏和拉破坏区)分布如图5所示,在此区域内围岩剪切和张拉裂隙发育,称为裂隙带,呈 马鞍形 分布㊂该带在工作面倾向的下侧深度达到25.3m,工作面中部深度15.6m,工作面上侧深度21.1m,如图6所示㊂该带比破裂带范围稍大,围岩裂隙发育,受到支承压力的一定影响,也不利于布置巷道㊂图5㊀工作面采空区倾向剖面破坏区图图6㊀工作面底板三带图3.3原岩带处于裂隙带以外的区域,基本处于原岩应力,岩层处于原岩状态,该区域称为原岩带㊂在工作面采空区内,该区域位于底板深度21m 以外,是适于布置底板巷道的区域㊂3.4合理的巷道布置位置虽然在采场倾斜剖面底板三带(图6)中,采空区下方裂隙带范围为15.6m,但布置巷道时,还需要考虑沿走向工作面煤壁下方的裂隙带,深度为21.1m,如图7所示㊂因此,告成煤矿二1煤层底板巷道应当布置于距煤层21m 以外的位置较为合适㊂图7㊀工作面走向剖面裂隙带分布4结论通过对告成煤矿21061工作面煤层巷道底板下三带的研究,取得如下基本结论:(1)破裂带:该带围岩裂隙发育,围岩存在透水性,且受采动集中应力影响,巷道维护困难,是巷道布置必须避开的区域㊂破裂带为 鱼背 型分布,最大深度13m㊂(2)裂隙带:在此区域内围岩剪切和张拉裂隙发育,称为裂隙带,呈 马鞍形 分布㊂该带在工作面倾向的下侧深度达到25.3m,工作面中部深度15.6m,工作面上侧深度21.1m㊂该带,围岩裂隙发育,受到支承压力的一定影响,也不利于布置巷道㊂(3)原岩带:处于裂隙带以外的区域,基本处于原岩应力,岩层处于原岩状态,该区域称为原岩带㊂在采空区下部,该区域基本处于底板深度21m 外,适于布置底板巷道㊂(4)通过分析研究得到的结论,为郑州矿区底板瓦斯抽放巷道层位的布置,提供了科学依据㊂㊃7㊃刘玉卫,商铁林,王㊀浩,刘应然:郑州矿区告成矿煤层底板 下三带 范围研究与应用㊃8㊃榆林学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第2期(总第154期)参考文献:[1]张沛,黄庆享.三软强变形煤巷复合支护技术研究[J].煤矿开采,2017,22(2):44-46.[2]刘玉卫.郑州矿区三软煤层巷道围岩变形机理与协同支护技术研究[D].西安:西安科技大学,2013.[3]张金才,刘天泉.论煤层底板采动裂隙带的深度及分布特征[J].煤炭学报,1990,15(2):46-55.[4]张文泉,李白英. 下三带 理论的发展和应用[C]//中国煤炭学会.矿井地质与资源环境 2004年全国矿井地质学术会议论文集.北京:地质出版社,2004:3-9.[5]李白英.预防矿井底板突水的 下三带 理论及其发展与应用[J].山东矿业学院学报(自然科学版), 1999(4):11-18.[6]李宏武.煤层底板破坏深度的应变法研究[J].矿业安全与环保,2011,38(6):44-46.[7]李家卓.采场底板围岩应力壳力学特征研究[D].淮南:安徽理工大学,2015.[8]孙柏坤,黄瑛.煤层底板 下三带 突水防治措施探析[J].黄河水利职业技术学院学报,2017,29(3):40-42.[9]王国际,杨腾飞,王公忠,等.基于 下三带 理论的底板隔水层破坏机理研究[J].中州煤炭,2011(11):4 -5+24.(责任编辑:段玉梅) Research and Application of Lower-three-zone in Coal Floor ofGaocheng Coal Mine in Zhengzhou Mining AreaLIU Yu-wei1,2,SHANG Tie-lin3,WANG Hao1,LIU Ying-ran1(1.School of Civil Engineering,Zhengzhou University of Technology,Zhengzhou450044,China;2.Zhengzhou Coal Industry(Group)Co.Ltd.,Zhengzhou450042,China;3.School of Energy Engineering,Yulin University,Yulin719000,China) Abstract:Because Gaocheng coal mine is rich in coal and gas,it is necessary to master the scope of three zones of floor to arrange gas drainage roadway in coal seam floor.Based on the field investigation,physical and mechanical experiment of rock and numerical analysis of roadway floor in three soft coal seams of21061working face in Gaocheng coal mine,the scope of three zones under the roadway floor is obtained.The results show that the maxi-mum depth of the floor fracture zone is13m;the depth of the fissure zone in the lower side of the working face dip is25.3m,15.6m in the middle of the working face,and21.1m in the upper side of the working face,while the original rock zone is beyond the floor depth of21m,which is suitable for floor roadway layout.Key words:coal and gas outburst;coal seam floor;lower-three-zone;fissure zone;fracture zone;original rock zone。
深部大采高工作面覆岩“三带”发育高度实测
和垮落带 一 起 通 常 被 称 为 导 水 裂 隙 带. 研 究 覆 岩
岩、泥岩.红庆河煤矿瓦斯含量低,煤尘具有爆炸
接决定了工作面矿压显现的强度.裂隙带是岩层破
“三带”发育特征 对 指 导 矿 井 安 全 生 产 具 有 重 要 的
实用价值.
当前我国煤矿主要采用的覆岩 “三带”测试方
侏罗系中下统延安组 ３
Ｇ
１ 煤 层, 该 煤 层 可 采 厚 度
０
８０~８
４５ m, 平 均 厚 度 ６
１４ m, 可 采 面 积
２
１８１
０６km ,赋存 深 度 ５８３
５５~８６１
９０ m, 平 均
为 ２１
８５ MPa,直接 顶 和 基 本 顶 顶 板 整 体 性 较 好,
２ “三带”测试方案
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采场矿压监测及“三带”演化规律研究--实施方案
《采场矿压监测及“三带”演化规律研究》实施方案山东新河矿业有限公司山东科技大学2012.12目录1 矿井概况 (1)1.1交通位置 (1)1.2自然概况 (1)2 3303工作面概况 (3)2.1概况 (3)2.2地质构造 (3)2.3水文地质及水害评价 (4)2.4防水煤（岩）柱的留设 (5)2.5其它地质情况 (6)2.6安全措施或建议 (7)3 研究内容及技术路线 (9)3.1研究目标 (9)3.2研究内容 (9)3.3技术路线 (9)4 项目实施方式、方法与步骤 (11)4.1采场覆岩“三带”发育规律及影响因素研究 (11)4.2工作面顶板运动及矿压显现研规律究 (25)4.3工作面底板承载性能测试 (28)5 所需购买仪器汇总及价格 (33)1 矿井概况山东新河矿业有限公司行政区划属山东省济宁市嘉祥县疃里镇管辖，矿井东距济宁市约10公里，西距嘉祥县城约7.5公里，位于新、老327国道之间，新修嘉祥至济宁的呈祥大道南侧2km，嘉祥新河工业园南北大道东侧。
新河井田位于济宁煤田唐口勘探区西南边部，是唐口勘探区的一部分。
井田范围东起F13断层及嘉祥支三断层，西至17煤层露头，北起T19-1、T19-2号钻孔连线延长线，南到兖（州）新（乡）铁路。
井田面积约5.29km2。
可采煤层3、16、17煤层，主采煤层3煤层，平均厚度6m左右。
2012年4月25日顺利完成井田扩大区采矿许可证的变更工作，扩大区范围位于唐口矿井三维勘探区F区的西部，边界调整后井田总面积10.0367 km2，开采深度由-180m至-1300m标高。
于2012年6月25日，矿井-980延深设计通过集团公司的审查批复。
山东新河矿业公司原隶属于山东里能集团，2008年5月份，通过竟标淄矿集团与山东里能集团签定了收购合同，并于2008年12月10日正式移交给淄矿集团管理。
矿井由煤炭工业济南设计研究院设计，矿井工业建筑及井巷工程按30万t/a设计，核定生产能力30万t/a。
黄陵一号煤矿回采工作面高位三带研究
黄陵一号煤矿回采工作面高位“竖三带”及“横三区”分布规律研究付天河从理论上认为采动对上覆岩层造成的裂隙，可分为竖三带和横三区。
随工作面推进，三带和三区也向前移动。
这一规律影响煤岩层泄压，瓦斯流动，储存和聚积。
随工作面的推进，顶板垮落，采空区的岩层出现由稳定到不稳定，再到稳定的过程。
但由于工作面采空区四周煤壁的支撑，此种冒落整体形成老顶及上覆关键岩层的O-X型破裂。
采动裂隙分布的实验研究表明：两带(裂隙带和冒落带)裂隙在煤柱边缘都以一定的向内倾角向上发展，其形态成梯形。
沿倾向向上、下煤柱侧的裂隙边界与煤层夹角和上覆岩层的破裂角相近，裂隙发育区基本处于此裂隙边界向采空区内部一个或几个周期来压步距内 (表现在钻孔参数上为钻孔终点距回风巷垂直投影距离和距工作面的垂直投影距离)。
随工作面推进及周期来压，在工作面中部的采动裂隙基本被压实，但在工作面四周煤柱的侧向离层裂隙将保持下来，从而在采空区形成一连通的裂隙发育区，称之为采动裂隙O型圈，是采空区瓦斯聚积、流动、储存的通道。
工作面顶板瓦斯抽放钻孔就布置在O 型圈裂隙带内。
图4-3 采煤工作面“竖三带”和“横三区”分布示意图图4-4 采煤工作面水平方向“O”型圈示意图由于受顶底板岩性组成、煤层采高等不同因素的影响，采空区“竖三带”和“横三区”发育差异很大，比如十盘区、六盘区、八盘区的双“O”型圈分布均不相同。
八盘区顶板砂岩较多，裂隙高度就较高，六盘区与十盘区顶板岩性组成相近，呈现泥岩多砂岩少的组合，裂隙高度相对较低。
为了研究采煤工作面三带发育规律，通过采用返水法测定裂隙带高度，在623高位和808高位施工完不同高度的高位钻孔。
施工时，密切关注钻孔的返水情况，并做好实时记录。
808高位施工时，选取位置位于切眼后方80-100m的范围，623高位实验钻孔施工时位于切眼后方50m左右。
施工钻孔前必须读取供、排水管路上所安装的水表读数并做好记录，施工工程中必须严密注意孔内情况变化，并将见煤、岩情况、钻机压力、返水情况记录在施工记录表上，钻孔参数如下表：表4-4 808高位钻场实验钻孔参数通过钻孔施工过程中的返水情况，结合钻孔施工参数，可及初步判定808工作面裂隙带位于顶板以上最大为距离H max 为45m ，最小距离H min 为35m ；623工作面裂隙带位于顶板以上最大距离H max 为38m ，最小距离H min 为29m 。