突水系数计算Microsoft Word 文档
奥灰、太灰水带压开采防治水措施 Microsoft Word 文档 (4)
奥灰、太灰水带压开采安全技术措施一、含水层水对矿井的充水影响1.煤系地层含水层井田内煤系地层含水层主要为山西组砂岩裂隙含水层、太原组灰岩岩溶裂隙含水层。
山西组4号煤层直接充水含水层为其上的砂岩裂隙含水层，其富水性弱，一般情况下，对煤层开采影响较小。
太原组含水层主要为灰岩岩溶裂隙含水层，根据钻孔资料，含水层裂隙发育，富水性中等。
8号煤层顶板即为L2灰岩。
所以，太原组灰岩岩溶水对8号煤层并且包括9号煤层开采影响较大，矿井涌水量会增大。
按照相邻井田太灰水水位+590m考虑，一、二采区（8#、9#）号煤层开采为带压开采，如果煤层底板存在导水构造或不完整区段，将发生底板出水，影响矿井的安全生产。
2.奥陶系含水层井田内奥灰水位标高为808.50-810.00m，4号煤层绝大部分为带压区，8、9号煤层全部为带压区。
4、8、9号煤层最低底板等高线标高分别为570m、520m、500m。
各煤层距奥灰顶面的距离依次128.57m、63.80m和45.75m。
根据奥灰水突水系数计算公式：K=P/M其中：K—突水系数（MPa/m）；P—底板承受的静水压力（MPa）；M—隔水层有效厚度（m）；4、8、9号煤层的最大突水系数分别为：K4=（810-570+128.57）×0.0098/128.57=0.0281（MPa/m）。
K8=（810-520+63.80）×0.0098/63.80=0.0543（MPa/m）K9=（810-500+45.75）×0.0098/45.75=0.0762（MPa/m）经过计算，4号煤层最大突水系数为0.0281 MPa/m ，8号煤层的最大突水系数为0.0543 MPa/m ，9号煤层可采范围最大突水系数为0.0762MPa/m 。
上述结果可知，9号煤层的最大突水系数大于受构造破坏块段突水的临界值0.06MPa/m ，开采时受奥灰水影响。
4、8号煤层的突水系数小于受构造破坏块段突水的临界值0.06MPa/m ，一般不会受到奥灰水突水威胁。
矿井防治水文常用计算公式
矿井防治水文常用计算公式目录一、突水系数公式： (1)二、底板安全隔水层厚度(斯列沙辽夫公式)： (2)三、防水煤柱经验公式： (2)四、老空积水量估算公式： (3)五、明渠稳定均匀流计算公式： (4)六、矿井排水能力计算公式： (4)㈠矿井正常排水能力计算： (4)㈡抢险排水能力计算： (5)㈢排水扬程的计算： (5)㈣排水管径计算： (5)㈤排水时间计算： (6)㈥水仓容量： (6)七、矿井涌水量计算： (6)八、矿井水文点流量测定计算方法： (7)㈠容积法： (7)㈡淹没法： (7)㈢浮标法： (7)㈣堰测法： (7)九、浆液注入量预算公式： (8)十、常用注浆材料计算公式及参数： (9)㈠普通水泥主要性质： (9)㈡水泥浆配制公式： (9)㈢水玻璃浓度 (10)㈣粘土浆主要参数： (10)十一、钻探常用计算公式： (10)十二、单孔出水量估算公式： (11)十三、注浆压力计算公式： (11)十三、冒落带导水裂隙带最大高度经验公式表 (12)十四、煤层底板破坏深度计算公式 (12)十五、巷道洞室围岩塑性破坏圈厚度计算 (14)一、突水系数公式：㈠定义：每米有效隔水层厚度所能承受的最大水压值。
㈡公式：Ts＝P/(M-Cp-Dg)式中：Ts—突水系数（MPa/m）；P—隔水层承受的水压（MPa）；M—底板隔水层厚度（m）；Cp—采矿对底板隔水层的扰动破坏深度（m）；Dg—隔水层中危险导高（m）。
㈢公式主要用途：1.确定安全疏降水头；2.反映工作面受水威胁程度。
富水区或底板受构造破坏块段Ts大于0.06MPa/m；正常块段大于0.1MPa/m为受水威胁。
㈣参数取值依据：Ts—常用工作面最大突水系数。
一般按工作面最高水压，最薄有效隔水层厚度计算，或者对工作面分块段计算最大突水系数，取最大一个值作为工作面的最大突水系数。
P—最大水压的取值，一般根据工作面内或附近井下或地面钻孔观测水位与工作面最低标高计算而得，水压值计算至含水层顶面。
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 February㊀2019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]TD745．2㊀[文献标识码]A㊀[文章编号]1006-6225(2019)01-0035-05 Calculation Method of Water Bursting Coefficient of Water-rich Tectonic FloorFAN 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,cand 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 factors㊀㊀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)/Ms(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]㊂2018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总第146期煤㊀矿㊀开㊀采2019年第1期目前,较完善的突水系数公式考虑了底板破坏深度㊁有效隔水层厚度㊁奥灰原始导升带㊁奥灰顶部隔水层等计算要素,形成式(1)改进型突水系数计算式[9]㊂PT s =ΣM i ㊃ξi -C -h d +M 0(1)式中,P 为煤层底板隔p 水层承受的水压力,MPa;M i 为底板隔水层中第i 层岩层厚度,m;ξi 为底板隔水层中第i 层岩层等效隔水系数(无岩溶化灰岩㊁泥灰岩为1．3,泥岩㊁泥灰岩㊁黏土㊁页岩为1．0,砂质页岩为0．8,褐煤为0．7,砂岩为0．4,砂㊁砾石㊁碎石㊁岩溶化灰岩㊁垮落裂缝带为0);C 为采矿对底板扰动的破坏深度,m;H d 为承压水p 导升高度,m;M 0为奥灰顶部充填隔水层厚度,m㊂式(1)较全面地体现了底板突水主控因素,但是底板含水层的富水性和地质构造这两大重要因素并未以计算要素的形式出现㊂含水层的富水性呈现不均一性,水压仅是含水层属性的表现因素之一,某区域水压高并不代表其富水性好,若该区域不富水则不易发生底板突水或突水量不大㊂而承压水体上的开采实践证明,构造使得底板相对隔水层变薄,构造区域往往是发生底板突水的危险区㊂煤矿现场钻探反映出,若某区域灰岩含水层富水性差,即使突水系数大也不容易突水;某区域突水系数再小,但是存在断层㊁陷落柱等导水构造,突水危险性骤增㊂因此,本文探讨一种研究思路将含水层富水性和地质构造因素转化为突水系数计算要素,从而解决上述问题㊂1㊀含水层富水性计算要素表征1．1㊀含水层富水性与底板突水的关联分析根据肥城㊁焦作㊁淄博㊁峰峰㊁郑州㊁西山㊁霍州㊁晋北等矿区突水资料的分析[8,10-12],以突水点规模为依据,将突水点单位涌水量与突水量进行关联分析,如表1所示㊂表1㊀突水规模与含水层富水性(q )关联性统计突水规模q ɤ0．05L /(s㊃m)突水次数占比/%q ɤ0．1L /(s㊃m)突水次数占比/%0．1<q ɤ1L /(s㊃m)突水次数占比/%1<q ɤ5L /(s㊃m)突水次数占比/%q >5L /(s㊃m)突水次数占比/%在突水统计总数中占比/%小型突水02．7231．913．93038．56中等突水001．8630．1221．7453．72大型及特大型突水7．727．72注:①小型突水:Q ɤ60m 3/h;②中等突水:60m 3/h<Q ɤ600m 3/h;③大型突水:600m 3/h<Q ɤ1800m 3/h;④特大型突水:Q >1800m 3/h㊂㊀㊀由表1统计可知,当含水层富水性指标q ɤ0．1L /(s㊃m)(传统弱富水性)时,以发生小型突水为主,且突水次数占比较小;发生大型及特大型底板突水时,含水层富水性指标q >5L /(s ㊃m),即在传统的极强富水性含水层(段)时才发生大型及特大型突水;小型突水最易发生在0．1<q ɤ1L /(s ㊃m)区间;中等突水则易发生在q >1L /(s㊃m)时,且在1<q ɤ5L /(s㊃m)区间发生中等规模突水占比最高㊂由此可见底板突水的发生与否和突水点规模与岩溶含水层富水性息息相关㊂若隔水层厚度一定,底板岩层完整的条件下,开采区段底部含水层富水性越强,发生突水的可能性越大,且突水规模越大㊂当使用初始突水系数公式计算值较大时,富水性参数q ɤ0．1L /(s ㊃m)时,底板突水可能性小;另外,统计显示当q ɤ0．05L /(s㊃m)时,即使初始公式突水系数值大,底板仍有极大可能不突水㊂1．2㊀含水层富水性影响系数由岩溶发育特征和富水性对底板突水关联分析结果可知,使用突水系数法评价底板突水危险性时,须考虑含水层富水性特征㊂当含水层富水性弱(q ɤ0．05L /(s㊃m))时,底板基本无突水事故,含水层向采掘空间充水水源和强度不足,这种情况下应弱化突水系数;当含水层富水性参数为0．05<q ɤ1L /(s㊃m)时,以发生小型突水为主,符合现在绝大多数底板突水情况,使用现有突水系数公式较为合理;当含水层富水性参数1<q ɤ5L /(s㊃m)时,多发生中型以上突水,含水层富水性对底板突水的贡献程度大于常规情况;特别是q >5L /(s㊃m)时多发生大型和特大型突水,易发生灾难性后果,应注意防范底板水害,并提供安全预防级别,预测时应增大富水性的影响程度㊂据此提出含水层富水性影响系数(K ω),以反映底板含水层富水性对底板突水危险性评价的贡献,K ω赋值见表2㊂表2㊀不同富水性级别含水层富水性影响系数(K ω)取值级别q /单位涌水量-1)(L㊃(s㊃m)含水层富水性影响系数(K ω)1q ɤ0．050．120．05<q ɤ11．031<q ɤ51．54q >52．536c 樊振丽:关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨2019年第1期㊀注:K ω赋值依据突水系数折减效果及现场突水案例符合程度综合确定,随底板突水样本的增加,应适时修正㊂2㊀地质构造计算要素表征构造因素是底板突水的关键因素和最重要的控制因素[13]㊂初始突水系数计算公式应用时,存在突水系数安全区在构造的影响下突水的情况㊂针对这种情况,提出构造规模指数(S )和构造底板c 完整性系数(K )的概念㊂c 定义标准统计单元格内(1000m ˑ1000m),断层㊁陷落柱和褶皱轴部及其影响区面积占整个单元格的比值为构造规模指数(Structure Scale Index)㊂构造规模指数的表达式:S c =S f +S k +S fa(2)式中,S c 为构造规模指数;S f 为断层规模指数;S k 为岩溶陷落柱规模指数;S fa 为皱褶轴影响指数㊂断层规模指数表达式:n 1ΣL f i ㊃H ii =1S f =(3)S式中,S 为统计单元格面积,m 2;L f i 为第i 条断层落在单元格内走向长度,m;H i 为第i 条断层落差,m;n 1为统计单元格中的断层数㊂岩溶陷落柱规模指数表达式:n 2S k =i Σ=11．2S s i ㊃h i(4)S式中,S 为第i 个岩溶陷落柱横截面面积,m 2;h i 为第i 个陷s i 落柱垂高,m;n 2为统计单元格中的岩溶陷落柱个数㊂褶皱轴影响指数表达式:n 3ΣL fa i ㊃D ii =1S fa =(5)S式中,L fa i 为第i 个褶皱轴落在单元格中走向长度,m;D i 为第i 个褶皱翼核垂高,m;n 3为统计单元格中的褶皱轴个数㊂将式(3)~(5)代入式(2)中,可得:n 1n 2n 3S =i Σ=1L f i ㊃H i +i Σ=11．2S s i ㊃h i +i Σ=1L fa i ㊃D i(6)c S利用式(6)计算出井田全部构造规模指数后,将各个统计单元格构造规模指数进行归一化处理,评价井田受构造影响程度㊂归一化公式为:S -min(S c i )S 1=c i (7)c imax(S c i )-min(S c i )归一化的构造规模指数反映了不同区块对底板突水的构造控制程度,利用突水系数法进行突水危险性评价时,主要体现在构造对底板隔水层完整性影响系数参数中㊂底板隔水层完整性系数(K )反映了构造对底板突水相对隔水层完整性的影响程度,K c 值越大,底板越破碎,抵抗水压的能力越差,越易发生底板突水㊂不同构造规模指数下底板完整性系数见表3㊂表3㊀构造规模指数与底板完整性系数取值影响级别构造规模指数S 1c底板完整性系数K c无构造影响S 1=c 01一般影响S 1c ɤ0．250．6中等影响0．25<S 1c ɤ0．50．5严重影响0．5<S 1c ɤ10．253㊀富水构造型突水系数全要素计算式将含水层富水性和地质构造作为突水系数法的计算要素,在公式(1)的基础上提出富水构造型突水系数计算公式:K ω㊃PT qC =(8)K c ㊃(ΣM i ㊃ξi -C p -h d +M 0)该公式不仅考虑了含水层水压㊁相对隔水层厚度㊁底板采动破坏带㊁承压水导升带和奥灰含水层顶部隔水层,还将岩溶含水层富水性和构造影响这两个重要因素纳入底板突水评价中,形成全计算要素的突水系数计算式㊂4㊀初始突水系数与富水构造型突水系数评价结果对比4．1㊀评价区概况河东煤田离柳矿区某矿刚进入下组煤开采,主采太原组9号煤,煤层平均采厚4m,采用长壁后退式综采一次采全高采法,全部垮落法管理顶板,9号煤层开采主要受底板奥灰水害威胁㊂煤层底板隔水层承受的奥陶系灰岩含水层水压变化范围为0．52~3．42MPa,水压等值线如图1所示;奥陶系峰峰组富水性极不均匀,浅埋区强于深埋区,富水性大部区域属中等级别,即0．1<q ɤ1L /(s㊃m)㊂下组煤大巷掘进时,在初始突水系数计算的安全区内发现岩溶陷落柱4个,其中3个涌水,涌水量为10~60m 3/h㊂煤层底板下伏太原组㊁本溪组和奥陶系峰峰组地层,煤层底板距奥灰峰峰组含水层57．3~67．5m,如图2所示㊂下组煤至奥陶系峰峰组顶界地层以泥岩类地层为主,较软弱,易受采动影响而破坏形成采动破坏带㊁层间离层裂隙,但是,在不受构造影响的情况下,该段隔水层隔水性能良好,37总第146期煤㊀矿㊀开㊀采2019年第1期图1㊀9号煤层底板隔水层所受奥灰含水层水压等值线是抵抗底板突水的重要地质屏障㊂图2㊀9号煤层至奥灰含水层间隔水层厚度等值线4．2㊀初始突水系数计算式评价利用初始突水系数公式T s =M P计算9号煤层突水系数,结果显示全井田各钻孔突水系数值为0．009~0．061MPa /m㊂据‘煤矿防治水细则“,底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0．06MPa /m,正常块段不大于0．1MPa /m 的标准评价,9号煤层正常块段一般不会突水,构造块段9号煤层仅在井田南部ZK3钻孔附近区域突水系数值为0．061MPa /m,构造发育区域存在突水危险(图3)㊂图3㊀煤层突水系数等值线4．3㊀富水构造型突水系数计算式评价利用富水构造型突水系数法进行评价,需逐步分析各计算要素的取值,除了水压通过地勘资料获得外,其他计算要素要根据采区或钻孔信息进行获取㊂(1)含水层富水性系数K ω:井田范围奥陶系峰峰组含水层富水性处于0．05<q ɤ1L /(s ㊃m)区间,据表2取值标准,富水性影响系数K ω取值为1㊂(2)底板完整性系数K :井田构造简单,仅c 在井田西南部9号拐点区域发育有4条断层,东部9号煤层大巷掘进时发现了4个陷落柱,根据井田构造发育情况,划分评价网格,计算构造规模指数㊁底板完整性系数[14]㊂(3)等效隔水层厚度ΣM i ㊃ξi :根据各钻孔煤层至奥灰含水层不同岩性地层的分层厚度㊁等效隔水系数,计算获取各钻孔的等效隔水层厚度㊂9号煤层距离峰峰组顶界等效隔水层分布如图4所示㊂图4㊀9号煤层至奥灰等效隔水层厚度等值线由图2和图4可知,9号煤层有效隔水层厚度较实际煤层底板至奥灰顶界面之间的相对隔水层厚度均有折减,但折减幅度不大,说明下组煤底板至奥灰含水层泥岩类地层比重大,底板岩层具有良好的隔水性能㊂(4)底板破坏带深度C :根据‘建筑物㊁水体㊁铁路及主要井巷煤柱设与压煤开采规范“,留p 考虑采深㊁倾角和工作面斜长因素,底板采动破坏带深度计算公式:C =0．0085H +0．1665α+0．1079L -4．3579(9)式p 中,H 为开采深度,m;α为煤层倾角,(ʎ)㊂断层带附近的采动导水破坏带深度比正常岩层中增大约0．5~1．0倍㊂9号煤层平均埋深约373m;煤层倾角平均5ʎ;工作面斜长200m㊂代入式(9)计算可得9号煤层底板破坏深度约21．23m㊂(5)奥灰承压水导升带高度h d :承压水导升带的存在与奥灰含水层之上地层的原生裂隙关系密切,若该层原生裂隙越发育,则承压水导升带越高,反之则相反㊂该矿奥灰含水层之上为本溪组泥岩㊁铝土岩类隔水层,原生裂隙不发育,承压水越过隔水层而导升的可能性小,因此,这里取承压水导升带高度为0㊂(6)奥灰含水层顶部充填隔水层厚度M 0:根据钻探资料,钻孔进入奥灰含水层后,多数钻孔即38樊振丽:关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨2019年第1期出现大小不一的涌水量,可见本矿奥灰顶部风化带充填不好,无充填隔水层存在,故M 0取值为0㊂将以上取值代入公式(8)计算各钻孔的富水构造型突水系数,通过插值运算,绘制煤层底板突水危险性分区图(图5)㊂图5㊀富水构造型突水系数等值线由图5可知,富水构造型突水系数法评价结果突出了富水性㊁构造的影响,与初始突水系数法评价结果相比,该评价结果预警意义显著㊂正常块段突水危险区有3个,其中Ⅰ区受水压和断层影响明显,突水系数突破了0．1MPa /m 的临界值;Ⅱ区主要受断层影响,突水系数明显增大;Ⅲ区受陷落柱影响显著㊂矿井采掘工程表明,若依据原始突水系数评价结果,下组煤开拓大巷属安全区,但实际上出现巷道底板突水现象,而富水构造型突水系数法可以对该情形进行预测,是该方法的优势所在㊂5 结束语(1)煤层底板突水是多重地质㊁采矿因素综合影响的结果㊂初始突水系数计算式采用水压和隔水层厚度2个计算要素反映众多影响因素对底板突水的作用结果,在水压低㊁采动影响适中等历史背景条件下具有其合理性和实用性,但是其并非普适于各个矿井㊂随着深部开采㊁地质复杂矿井㊁富水性不均底板等矿井的增多,进行多计算要素形式的探讨研究是有实践意义的㊂(2)探索性地将底板含水层的富水性和地质构造对底板突水的作用,以量化的计算要素形式纳入突水系数的计算,提出含水层富水性系数和底板完整性系数及其计算方法㊂(3)富水构造型突水系数法所反映的含水层富水性和构造区威胁,均是基于已探明的水文地质条件和构造分布而形成的评价结果,因此,矿井应进一步查明未采区水文地质条件,采用先进探测技术对含水层富水性㊁地质构造进行探查,查明其富水性和导水性特征,进而进一步修正突水系数法的评价结果㊂[参考文献][1]武㊀强,张志龙,张生元,等．煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅱ 脆弱性指数法[J ].煤炭学报,2007,32(11):1121-1126．[2]武㊀强,樊振丽,刘守强,等．基于GIS 的信息融合型含水层富水性评价方法 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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（PM：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。
论五图双系数法和突水评价法在煤矿防治水中的应用
论五图双系数法和突水评价法在煤矿防治水中的应用同煤大唐塔山煤矿位于山西省北部大同市西南约30km处，地跨大同市和朔州市。
其地理位置为：东经112°49′23″-113°04′03″，北纬39°53′23″-40°03′01″。
分属大同市南郊区、左云县及朔州市怀仁县所辖。
塔山煤矿由首采区及扩大区组成，井田范围由23个拐点坐标圈定，东西长约24.3km，南北宽约11.70km，面积170.9024km2。
标签：五图双系数法;突水评价法;矿井开发1.矿区地质特征1.1 地层矿区内地层由老至新依次为：寒武系、奥陶系、石炭系中统本溪组，上统太原组;二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组;侏罗系下统永定庄组，中统大同组;第四系。
1.2 构造矿区位于大同煤田的中缘地段，为一走向北10～50°东，倾向北西的单斜构造，地层倾角一般在3～10°，东部边缘陡，由南而北煤层露头部位的倾角由40～70°，局部直立、倒转。
一般情况下，由煤层露头线向北西方向地层变缓到15°左右，水平距离约1OOm，而边缘部分超过25。
以上的水平距离不超过300m。
2.区域水文地质特征2.1 地下水系统划分大同煤田寒武-奥陶系岩溶裂隙地下水从补给、径流至排泄构成一个独立、完整的地下水系统。
该系统的边界如下：东部边界为推覆构造口泉大断裂;西部达滴水沿至金家花板、鹰往山一线;北部至青磁窑断层和北部寒武系灰岩尖灭线;南部边界为鹰往山一西碾头一元堡子一小京庄一潘家窑一线元子河与大峪河的地表分水岭。
该系统南接朔州神头泉域，总面积约3000km2。
2.2 含水层组根据含水介质和空隙类型，区内含水岩组有：第三、第四系松散岩孔隙含水岩组;石炭一二叠一侏罗一白垩系碎屑裂隙含水岩组;寒武一奥陶系碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组。
3.矿井充水因素分析3.1 充水水源大气降水及地表水，地下含水层水对矿井充水的影响：包括第四系松散岩类空隙含水层、大同组、云岗组含水层、永定庄组砂岩裂隙含水层、石盒子组砂岩裂隙含水层、山西组砂岩裂隙含水层、太原组砂岩裂隙含水层、寒武一奥陶系岩溶含水层3.2 充水通道煤层及其附近虽然有水存在，但只有通过某种通道，它们才能進入采煤巷道形成矿井涌水，充水通道可以根据形成因素分为自然通道及人工通道。
煤矿底板突水评价突水系数_单位涌水量法_乔伟
0.12
81
一、二、三灰、断层
9
淮北杨庄煤矿
III616 工作面
5.50
0.11
未出水
一、二、三灰
10
淄博黑山煤矿
1088 工作面
6.23
0.13
未出水
奥灰
滩和兴隆庄煤矿进行下组煤勘探时，在不同深度孔 深处取样利用声发射方法进行了地应力测量，并对 奥灰含水层进行了不同深度处的抽水试验，获得了 不同深度处的地应力值(见表 3)和不同深度处奥灰含 水层的钻孔单位涌水量、水压值(见表 4)。
表 4 不同深度处奥灰含水层单位涌水量和水压 Table 4 Unit inflow and water pressure of aquifer in
Ordovician limestone at different depths
测试深度/m
单位涌水量/(L·(s·m)－1)
水压/MPa
544.79
摘要：在突水系数 Ts 基础上，引入反映充水含水层富水性的指标——单位涌水量 q，并在大量突水实例统计分析 基础上，对突水危险性与突水系数、充水含水层富水性之间的关系进行深入研究，得到一些规律性的认识；提出
评价底板突水危险性的新方法：突水系数–单位涌水量法，作为突水系数法的补充，可为含水层富水性较弱而突
板突水危险性。
2 突水系数法的局限性
我国煤矿开采，对于底板水危害程度评价普遍 使用突水系数法计算底板临界隔水层厚度，此方法 是从长期的、大量的突水实际资料的统计分析中得 出的一种规律性的认识，并作为基本规定列入规程 规范和煤矿防治水条例中。几经变革，计算公式较 为完善，见表 1[11]。
该公式中 2 个重要指标为水压和相对隔水层厚 度，这 2 个指标是评价底板突水危险性的关键因素， 包含了含水层和隔水层双重信息，公式简单实用， 但是在反映含水层性质这一方面，仅仅考虑了水压， 没有考虑 q 值这一关键因素，而且在深部开采中， 许多矿区的安全开采深度已经远远超出现行煤矿规 程中所规定的 Ts 值指标，在突水系数超过 0.10 甚至 0.15 的一些开采工作面(肥城查庄煤矿 91002 面，奥 灰 Ts = 0.16；白庄煤矿 10404 面，奥灰 Ts = 0.17； 淄博矿区一些工作面徐灰突水系数 Ts = 0.35，奥灰 Ts = 0.18 等)，但开采中实际出水量较小，或经过采 取治理措施后实现了安全开采(见表 2)。
设计洪水分析计算Word 文档
设计洪水分析计算1、洪水标准依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL44-2006），确定该工程等级为五等，按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水校核。
本水库上游流域面积为1.6平方千米，属于小于30平方千米范围，按《山东省小型水库洪水核算办法》（试行）进行洪水计算。
2、设计洪水推求成果1、基本资料流域面积F=1.6平方公里，干流长度L=2.1千米，干流平均比降j=0.02。
根据山东省小型水库洪水核算办法，查《山东省多年平均二十四小时暴雨等值线图》，该流域中心多年平均二十四小时暴雨H24=85毫米。
该水库水位、库容关系表如下：设计溢洪道底高程177.84米，相应库容23.29万立米。
2、最大入库流量Q m计算（1）、流域综合特征系数K按下式计算K=L/j1/3F2/5（2）、设计暴雨量计算查《山东省最大二十四小时暴雨变差系数C v等值线图》，该流域中心C v=0.6，采用C s=3.5C v应用皮尔逊3型曲线K p值表得，20年一遇K p=2.20，200年一遇K p=3.62，则20年一遇最大24小时降雨量H24=2.2*85=187毫米，200年一遇最大24小时降雨量H24=3.62*85=307.7毫米。
（3）单位面积最大洪峰流量计算经实地勘测，该工程地点以上流域属丘陵区，查泰沂山北丘陵区q m- H24-K关系曲线，得20年一遇单位面积最大洪峰流量及200年一遇单位面积最大洪峰流量q m。
（4）洪水总量及洪水过程线推求已算得20年一遇最大24小时降雨量H24=187毫米及200年一遇最大24小时降雨量H24=307.7毫米，取其75%为P 。
设计前期影响雨量P a取40毫米，计算P+P a，查P+P a与设计净雨h R关系曲线，得20年一遇及 00年一遇h R。
洪水总量按下式计算W=0.1*F*h R，由此可计算得20年一遇及200年一遇洪水总量W。
将洪水过程概化为三角形，洪水历时按下式计算T=W/1800Q m。
五图-双系数法在煤矿突水评价中的应用
五图-双系数法在煤矿突水评价中的应用易伟欣【摘要】为安全开采受承压水威胁的一1煤层,分析了郑州矿区大平煤矿主要底板突水因素,并用单一突水系数公式对底板突水进行了预测分区.研究表明,用单一的突水系数公式来预测突水事故并不准确.在突水系数法的基础上,把含水层奥灰岩富水区、矿山压力、大中型断层、小断层密集带等主要突水因素考虑进去,对突水系数法进行修正,用五图-双系数法对大平矿底板突水进行预测分区,其预测结果可以指导煤矿安全开采.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)005【总页数】5页(P556-560)【关键词】一1煤层;突水因素;突水系数;五图-双系数法【作者】易伟欣【作者单位】河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】P641.461为防止发生煤层底板突水事故，煤矿开采前需进行底板突水危险性评价与预测，划分出突水危险区、威胁区、安全区，指导矿井煤层安全开采.在《煤矿防治水规定》中，对底板是否突水的评价方法较多，有突水系数法、脆弱性指数法、地理信息系统法，等等.但在实际应用过程中，以上方法所需数据和参数需通过专门的勘探手段或者实验获得.故本文讨论一种五图-双系数法，直接利用煤矿开采中常用的基本地质资料和数据，对煤层底板是否突水进行评价.郑州矿区大平煤矿由于主采的二1煤层可采储量减少，被评为轻度危机矿山.为解决今后的生存和发展问题，计划开采二1煤层下部的一1煤层，一1煤层的间接底板为较厚的奥陶系灰岩，普遍认为是一个强含水层.但是，一1煤层直接底板本溪组铝土质泥岩隔水层在本区平均厚度只有9.05 m，有些地方更薄甚至消失，而奥灰含水层的水头标高为210 m,开采一1煤层属于典型的带压开采.在高水压、薄隔水层下开采，很有可能发生一1煤层底板突水事故.近年来，对带压开采的底板突水机理和突水因素的研究比较多，普遍认为，带压开采下煤层是否突水主要和含水层发育情况、矿山压力、构造、隔水层发育情况[1]有关.底板水来源于底板下部的奥陶系灰岩含水层中，灰岩是一种可溶解岩，在地下水和CO2的共同作用下，溶解形成岩溶孔洞、裂隙等构成水源的赋存空间，含水层的岩溶发育情况控制着底板水赋存与运移，水源是矿井突水的前提，查明了奥陶系灰岩的岩溶发育规律就能有效防治底板水，含水层的岩溶发育情况在所有的底板突水影响因素中为主要因素，在底板突水评价中占的权重应最大.通过归纳总结大平矿钻孔资料，认为大平矿奥陶系灰岩岩溶发育程度很不均一，垂向上：有的区段钻孔一揭露奥陶系灰岩就大量涌水或漏水，例如矿区西部0702孔在马家沟灰岩底部(标高+7.02 m)大量漏水，另有不少钻孔显示奥灰顶面12 m范围内被铝土质黏土充填，基本无水；有的区段进入奥灰40 m以下才打到富水段，例如，1001孔在冶里组顶部(标高为-40.43 m)遇溶洞，大量漏水，水位标高为+208.63 m，单位涌水量为7.216 L/(s·m)，渗透系数为7.85 m/d.1201孔于标高-40.15 m(冶里组)见溶洞和裂隙，钻孔漏水量9～10.80 m3/h.向下延深奥陶系灰岩溶裂隙越来越少，地下水赋存空间明显减少.在水平方向上：钻孔资料显示，大平矿奥陶系灰岩质地较纯，岩溶发育相对较好，岩溶可见率达到23%，钻孔岩芯中只见有0.10～0.60 m的小溶洞、溶孔,灰岩中溶蚀裂隙、溶孔普遍发育，但是，赋存大量地下水的大溶洞没有发现.岩溶的整体发育规律与构造有很大关系，大平井田构造特征为一轴向近东西的向斜构造，大平井田奥灰含水层的水位在+200～220 m之间，均是南高北低，从南向北径流，到井田东部在折向东，因此，井田向斜北翼水量富于南翼，东部富于西部.这一特点二1煤层回采过程中已经证实.此外，奥灰在向斜的北翼特别是西北部岩溶发育，富水性强.根据大平矿大量钻孔岩心资料、水文、电法勘探资料，表明一1煤层间接底板奥陶系灰岩含水层在垂向、水平方向上具有分带和分区性，并且做出了大平矿奥陶系灰岩含水层富水区带划分图(图略).含水层的发育情况是决定底板突水水量大小、突水时间长短的基本条件.矿山压力为底板突水提供动力，由于煤层采空、顶板放顶，产生采动矿压，使底板岩层的完整性、连续性被破坏，产生大量裂隙、裂缝，导致地下水沿着裂缝、裂隙涌入.底板破坏带的深度主要与煤层开采深度、工作面尺寸、开采方法有关，关系最密切的是工作面尺寸.自然条件不变的情况下，工作面尺寸越大，采动压力越大，底板破坏深度也越大.底板破坏带深度可根据段水云经验公式计算，即0.044 8 α-0.311 3 f，式中:h1为底板破坏带深度，m；L为工作面的倾斜长度，m，选择L为40～120 m；H为煤层开采深度，m；f为底板岩层的坚固系数.在突水系数公式的计算中，一1煤层开采厚度为1.04 m，开采水平分成+150～+100 m，+100～+50 m，+50～±0……-200～-250 m等8个水平.对于选定的工作面斜长来说，公式中L，α，f是已知参数，只有H是变量，因此，破坏带深度实际上是开采深度的函数，两者为线性关系.根据公式计算结果，得出各不同开采斜长的底板保护层破坏深度等值线图(图略).在所有的突水因素中，只有隔水层起着抑制底板水突出的作用.底板水是否突出，隔水层的发育情况至关重要.隔水层厚度越大，岩层强度越大，抵抗底板水突出的能力就越大.大平矿一1煤层的直接底板主要为铝土质泥岩，平均厚度很薄，为9.05 m，厚度发育不均，厚的达20多m,薄的直接缺失.另外，铝土质泥岩岩体为软弱岩层，强度低，抵抗地下高水压的能力有限.整体来说，由于大平矿一1煤层直接底板厚度薄、强度低，增加了一1煤层底板水突出的危险性.根据钻孔数据统计，得出大平矿本溪组铝土质泥岩隔水层厚度等值线图(图略)，从图1中可以看出，铝土质泥岩的厚度分布没有规律，并没有随着深度的加深而变厚的特点，也没有表现出在某一区域厚度大，某一区域厚度小的现象.一1煤层底板隔水层除了铝土质泥岩外，还包括其间所夹薄层灰岩，由于隔水层的岩体强度不同，组合岩性不同，其抵抗水压的性能也不同.等值隔水层是指质量不同而单位厚度相同的两个岩层，在相同的水文地质边界条件下，阻隔水作用相同.隔水层的真正隔水能力，取决于等值隔水层厚度.在煤矿防治水规定中，把1 m厚的泥岩岩层隔水能力作为标准单位隔水层厚度，则铝土质泥岩等值系数为1，当中夹杂的灰岩、砂岩、砾岩等强度较大的岩层取1.3.根据钻孔资料统计，12A-补3，10A-补56这2个钻孔的铝土质泥岩中分别夹有厚度不等的灰岩，由于其厚度薄、不含水且夹杂在铝土质泥岩中，与泥岩一样起着隔水作用.灰岩强度大，隔水性能好，其等值系数取1.3.另外，根据岩芯试样的矿物与化学成分分析结果、奥陶系灰岩露头观察结果和对钻孔岩芯数据统计，铝土质泥岩下部也就是奥陶系顶部有平均厚度为12m的灰岩.由于裂隙、孔洞被上部的泥岩充填，后期被压实、胶结，孔隙度小、致密，具有高强度和低渗透性.由于与铝土质泥岩一样起着隔水作用，可作为隔水层计算其等值隔水层厚度[3-4].根据隔水层的实际厚度和等值系数，等值隔水层厚度计算公式为式中：MD为等值隔水层厚度，m；di为等值系数，铝土质泥岩取1，其他岩类取1.3；Mi为某一岩层的实际厚度.用目前煤炭系统公认的突水系数法[5-6]，对开采一1煤层开采突水危险性进行评价，划分出安全区、威胁区和危险区.根据2009年新颁布的《煤矿防治水规定》中突水系数计算公式为式中：Ts为突水系数，MPa/m；p为底板隔水层承受的水压，MPa；M为底板隔水层厚度，m.该公式虽然简单实用，但很难反映出煤矿实际开采中复杂的底板突水因素和突水机理，所以在《煤矿防治水规定释义》中，提出了可以根据矿区的实际对突水系数公式进行修正的观点，目前常用的突水系数公式为[7-8]式中：MD为有效等值隔水层厚度，m；h1为底板导水破坏深度，m；h3为底板承压水导升高度，m.依据大平矿打到奥灰的47个钻孔、电法勘探等资料的数据，分别对水压p、有效等值隔水层厚度MD、底板导水破坏深度及承压水导升高度h1与h3进行取值和公式计算(略)，得出突水系数Ts.另外，2009年《煤矿防治水规定》还规定了可以用脆弱性指数法、五图-双系数法等方法对煤层底板水害进行评价.其中，五图是指底板保护层破坏深度等值线图、底板保护层厚度等值线图、煤层底板以上水头等值线图、有效保护层厚度等值线图、带压开采评价图.双系数是指带压系数和突水系数.实质上五图-双系数法是把公式Ts=p/(MD-h1-h3)用图件的方式直观表达出来，其参与评价的突水因素是一样的.根据试验结果，每米铝土质泥岩能降低奥灰水水头32 m，相当于能抵抗0.3MPa/m的水头压力.在煤矿开采中，出于安全考虑，实际岩层突水系数取值小于试验值.根据相近矿区河北峰峰、井陉与河南焦作一1煤层底板突水系数的经验值，临界突水系数取0.05～0.1，最小值0.05为临界突水系数，如计算出的突水系数Ts小于0.05，划分为安全区，突水系数Ts大于0.1的区域评价为突水危险区[9-10].鉴于突水系数取值偏于保守，将突水系数Ts为0.05～0.1划分为威胁区.根据突水系数法，得出大平矿一1煤层单一突水系数法突水预测分区图(图略)，结果表明，整个矿区全为突水危险区，无法安全开采，但这个预测结果和大平矿实际水文地质条件情况并不符合，主要原因是由于p取统一的水头压力，导致相应的Ts值偏大.另外，单一突水系数法没有把主要导致突水的因素——富水区分布、大中型突水断层、小断层密集带等都考虑进去，导致预测结果失真.在突水系数公式中，突水系数法把导致底板突水的影响因素如水压、隔水层厚度、隔水层强度、开采水平与采长等都考虑到了，所以突水系数是突水评价综合分区的主要参考依据.但是，突水系数公式中的水压p的取值是根据现在的奥灰水位标高+210 m，把下部奥陶系灰岩看成是一个统一含水层，水压分布均一，水压随开采深度的加深而变大这一观点而取值的.但相邻矿井王庄矿开采一1煤层揭露表明,一1煤层下部奥陶系灰岩富水性极不均一,采掘生产过程中,多次直接揭露奥陶系灰岩,并没有突水现象；大平矿开采二1煤时也具有相同的特点，也就是p值在同一开采水平不可能是一个统一值，在岩溶不发育、不富水、连通性不好的奥陶系灰岩地段p值甚至为0.p值的取值随开采深度的加深而变大这一方法是错误的，p值要通过奥陶系灰岩富水区的划分结果来修正.相邻矿井王庄矿开采一1煤期间共发生过4次底板奥灰突水[11]，4次底板突水通道都是小断层密集带，其中1999年5月31号发生的45081工作面突水事故的最大涌水量为324 m3/h，揭露落差为14 m的F8断层导致出水，矿井总涌水量接近最大排水能力，严重威胁矿井安全生产.小断层密集带是导致一1煤层底板突水的主要因素，突水系数法计算时并没有把这因素考虑进去.另外,大中型断层的透水性也是突水的主要影响因素.因此，在综合突水预测分区中，大中型透水断层、小断层密集带也作为主要考虑因素.底板保护层的厚度是抵抗承压水突水的关键，开采条件不一样，矿山压力对底板的破坏程度也不一样，所以突水危险性分区时需要考虑不同的开采斜长底板保护层破坏深度.本文借用了《煤矿防治水规定》中五图-双系数概念，但此五图与《煤矿防治水规定》中的五图内容不同.据上文所述，单一的突水系数法同样也无法反映出煤矿开采中复杂的突水机理和突水因素.所以,在突水机理分析的基础上，充分考虑导致大平矿开采一1煤层突水的三大主要因素,把大平矿富水区带图、大中型断层、小断层密集带发育图、不同工作面斜长底板保护层破坏深度等值线图、单一突水系数法突水预测分区图拟合在一起，得到突水危险性分区评价预测图，此谓五图.另外,双系数-矿压系数(与开采水平与工作面斜长有关)、突水系数已直接体现在五图中.其中，三大主要因素根据水文地质条件分3个等级，不同的等级赋予0,1,2这3个值，把突水系数小于0.05时取为0，突水系数0.05～0.1时取为1，突水系数大于0.1时取为2；弱富水区取为0，中等富水区取为1，强富水区取为2；构造简单区取为0，小构造发育区取1，小构造发育和边部靠近大断层区取为2.突水区域的取值在0～3为安全区;3～5为威胁区;大于5为危险区，结果见图2.根据五图-双系数法,划分结果是如下.(1)+120 m水平以上基本为安全区.在井田的浅部,由于小型构造不发育、富水性弱,安全区相应地向深部延伸.但是，区内有密集小断层和靠近井田边界断层处为突水威胁区.(2)+120 m水平以下基本上为危险区.因为突水系数大，强富水区带多、大中型断层多、小断层密集带发育.(3)无中间过渡地带突水威胁区.此结果表明，五图-双系数法突水分区评价和单一突水系数法评价结果不同，解放了浅部+120 m水平以上受水威胁的煤炭资源.(1)研究表明，用单一的突水系数法预测底板突水结果与煤矿实际水文地质情况不符，所以在大平矿开采一1煤层的突水预测分区中，对单一的突水系数法进行了修正，全面考虑了导致一1煤层底板突水的主要因素，用五图-双系数拟合法重新划定了底板突水安全区、威胁区和危险区.五图基本上是使用煤矿开采中的基本地质图件，直观方便实用，预测分区结果也更符合煤矿实际水文地质条件.(2)在突水系数公式中，p值的取值最重要.通过煤矿中常用的水文勘探手段，就可以查清含水层赋水情况，从而对p值进行正确的取值，可以修正突水系数公式中p值偏差太大的问题.大平矿对预测分区结果高度认同，根据预测分区成果开采了部分浅部+120 m水平以上一1煤.在开采过程中，涌水量一般较小，最大不超过100 m3/h，一般为5～30 m3/h.涌水方式以片状淋水、滴水为主，少量呈小股流水.初期一般水量较小，然后急剧增大至峰值，很快又衰减至某一稳定水量，说明消耗的是静水储量.据水样分析，涌水来源于顶板砂岩段裂隙水，无一1煤层底板奥陶系灰岩水突出，说明预测结果正确.【相关文献】[1] 徐星，吴金刚，张惠聚.赵家寨二1煤底板突水影响因素分析与防治建议[J].煤矿安全，2011(9)：151-153.[2] 李普山，胡城，黄存捍.平顶山煤田两翼矿区断层突水危险性分类研究[J].煤炭工程，2012(7)：78-80.[3] 白喜庆，白海波，沈智慧.新驿煤田奥灰顶部相对隔水性及底板突水危险性评价[J].岩石力学与工程学报，2009，28(2)：273-280.[4] 缪协兴，白海波.华北奥陶系顶部碳酸岩层隔水特性及分布规律[J].煤炭学报，2011，36(2)：185-193.[5] 李本军，刘海新，刘晓威.突水系数法在煤矿深部开采中的应用[J].河北工程大学学报：自然科学版，2011，28(3)：68-70.[6] 王计堂，王秀兰.突水系数法分析预测煤层底板突水危险性的探讨[J].煤炭科学技术，2011，39(7)：106-111.[7] 田干.突水系数计算公式的演变及实验研究[J].煤炭工程，2010(5)：99-102.[8] 贺志宏.地下水突水系数在安全开采评价中的应用缺陷[J].地下水，2012，34(2)：35-37.[9] 丁自伟，赵志强，高洋.赵各庄矿深部开采底板突水特征及防治技术[J].煤炭工程，2010(12)：72-75.[10] 李龙清，王永洪，刘金辉.京府八尺沟矿8～(-2)煤层底板突水危险性分析[J].中国煤炭，2010，36(2)：94-96.[11] 刘丙申，侯宏亮，郭绪华.对王庄煤矿一1煤45081工作面运输巷突水的认识[J].中州煤炭，1999(6)：24-25.。
2013年奥灰、太灰水带压开采防治水措施_Microsoft_Word_文档_(4)
防治奥灰水安全技术措施随着矿井巷道延伸深度不断增加，煤层所承受的水头压力越来越大，潜在的突水威胁将表现的更为突出，严重威胁着矿井的安全生产和职工的人身安全。
因此根据煤矿安全规程、防治水规定及相关文件要求，结合我矿的实际承压水条件下生产生产制定了防治奥灰水安全技术措施。
一、井田水文地质条件概况第一节区域水文地质一、区域地质本区位于太原断陷盆地东南部，沁水盆地西缘，地势西部高中间低。
从东南到西北区域上出露的地层有奥陶系石灰岩、石炭系、二叠系、三叠系砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、以及第四系冲洪积物。
以地貌形态和成因类型可划分为基岩山区、构造剥蚀低山丘陵区和冲洪积物平原区三个地貌形态。
本区属于汾河流域，郭庄泉域，汾河在井田东部。
二、含水岩组的划分及其水文地质特征含水岩组是按地下水含水介质以及赋存条件、水动力特征划分的。
现将各含水岩组的水文地质特征分述如下：1．奥陶系碳酸盐岩裂隙、岩溶含水岩组该含水岩组在本区域的出露主要分布在平遥普洞以南及洪山泉以南，岩性为灰色厚层状灰岩及泥灰岩，裂隙、溶洞较发育。
郭庄泉位于本井田西南约51km处。
下面简述郭庄泉的边界条件及补、排条件论述与本井田奥陶系灰岩水的关系。
郭庄泉位于霍县南7km处东湾村至郭庄村的汾河河谷中，为本省大型岩溶泉之一，泉口高程516—521m，多年平均流量7.59m3/s(1968年—1984年)，如按1956年—1984年系列则为8.17m3/s。
1985年—1999年平均流量为5.15m3/s。
2001年—2003年平均流量为2.12m3/s。
西部边界：北中段：大体平行于紫荆山断裂带，为地表分水岭边界。
边界走向由北向南自八道年山—交口县土湾垴子—棋盘山—石口—隰县五鹿山东—泰山梁。
西南段：以青山峁背斜、山头东地垒以及其南部短轴背斜与龙子祠泉域为界。
边界走向由西北向东南自泰山梁—青山峁—上村山—青龙山—西庄。
北部边界：为汾河向斜翘起端，亦为地表分水岭为界，西段与柳林泉城相邻。
关于矿井突水系数临界值及计算方法的通知
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司（函）
郑煤集团水防便函字[2010]32号关于郑煤集团矿井突水系数临界值及计算方法的通知
集团公司直管矿井及分公司：
根据国家煤矿安全监察局颁发的《煤矿防治水规定》，并结合集团公司历史上所发生的实际突水情况，经有关技术人员研究论证，确定煤层底板受构造破坏的块段突水系数临界值取0.04MPa/m，正常块段突水系数临界值取0.07 MPa/m。
突水系数计算公式如下:
P
T s＝
M
式中：T s——突水系数，MPa/m；
P——煤层隔水层底面或煤层底板含水层顶面承受的水压，MPa;
M——煤层底板到底板隔水层底面之间厚度，m。
特此通知。
二O一O年三月十六日。
(完整word版)煤矿常用计算公式及其应用范围
矿井水文地质常用计算公式目录一、突水系数公式： 0二、底板安全隔水层厚度(斯列沙辽夫公式)： (1)三、防水煤柱经验公式： (1)四、老空积水量估算公式： (2)五、明渠稳定均匀流计算公式： (3)六、矿井排水能力计算公式: (4)㈠矿井正常排水能力计算: (4)㈡抢险排水能力计算： (4)㈢排水扬程的计算： (5)㈣排水管径计算: (5)㈤排水时间计算： (5)㈥水仓容量： (6)七、矿井涌水量计算： (6)八、矿井水文点流量测定计算方法： (6)㈠容积法： (6)㈡淹没法： (7)㈢浮标法： (7)㈣堰测法： (7)九、浆液注入量预算公式: (8)十、常用注浆材料计算公式及参数： (9)㈠普通水泥主要性质： (9)㈡水泥浆配制公式: (9)㈢水玻璃浓度 (10)㈣粘土浆主要参数： (10)十一、钻探常用计算公式: (10)十二、单孔出水量估算公式： (11)十三、注浆压力计算公式： (12)十三、冒落带导水裂隙带最大高度经验公式表 (12)十四、煤层底板破坏深度计算公式 (13)十五、巷道洞室围岩塑性破坏圈厚度计算 (15)一、突水系数公式：㈠定义：每米有效隔水层厚度所能承受的最大水压值。
㈡公式:Ts＝P/(M—Cp—Dg）式中:Ts—突水系数(MPa/m）；P-隔水层承受的水压(MPa)；M—底板隔水层厚度（m）；Cp—采矿对底板隔水层的扰动破坏深度（m）；Dg—隔水层中危险导高（m）。
㈢公式主要用途:1。
确定安全疏降水头；2。
反映工作面受水威胁程度。
富水区或底板受构造破坏块段Ts大于0。
06MPa/m；正常块段大于0.1MPa/m为受水威胁.㈣参数取值依据：Ts—常用工作面最大突水系数。
一般按工作面最高水压，最薄有效隔水层厚度计算，或者对工作面分块段计算最大突水系数，取最大一个值作为工作面的最大突水系数。
P-最大水压的取值，一般根据工作面内或附近井下或地面钻孔观测水位与工作面最低标高计算而得,水压值计算至含水层顶面。
煤安全隔水层厚度和突水系数计算公式
煤安全隔水层厚度和突水系数计算公式
一、安全隔水层厚度计算公式
/--------------------------------------
L（√r（2上标）L（2上标）＋8K（p下标）P-rL）
t＝---------------------------------------------------（4-1）
4K（P下标）
式中t--安全隔水层厚度，m；
L--巷道底板宽度，m；
--底板隔水层的平均重度， MN/m3；
K p--底板隔水层的平均抗拉强度，MPa；
p--底板隔水层承受的水头压力，MPa。
二、突水系数计算公式
P
T＝---（4-2）
M
式中Ｔ--突水系数，MPa/m；
p--底板隔水层承受的水压，MPa；
M--底板隔水层厚度，m。
式（4-1）主要适用于掘进工作面，式（4-2）适用于回采和掘进工作面。
按式（4-1）计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。
按式（4-2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06 MPa/m，正常块段不大于0.1 MPa/m。
1。
突水系数计算Microsoft Word 文档
井田内奥陶系灰岩溶裂隙水位标高为790.00-860.00m ，02号煤层底板标高为832.45m ～980.00m ，2号煤层底板标高为800.00～960.00m ，6号煤层底板标高为759.44m ～910.00m ，8号煤层底板标高为729.30m ～890.00m ，9号煤层底板标高为720.00m ～880.00m ，02、2、6号煤层在井田西部局部 “带压开采”，8、9号全井田大部 “带压开采”。
现利用《煤矿防治水规定》推荐的突水系数公式计算各可采煤层底板最大突水系数如下：式中： Ts —底板突水系数（MPa/m ）； P —隔水层承受的水压（MPa ）； M —底板隔水层厚度（m ）； 经计算，02号煤层最大突水系数：Ts =（860-832.45+182.81）×0.0098/182.81=0.0113MPa/m ； 2号煤层最大突水系数：Ts =（860-800+160.72）×0.0098/160.72=0.0134MPa/m ； 6号煤层最大突水系数：Ts =（860-760+98.90）×0.0098/98.90=0.0197MPa/m ； 8号煤层最大突水系数：Ts =（860-740+68.82）×0.0098/68.82=0.0269MPa/m ； 9号煤层最大突水系数：Ts =（860-720+51.69）×0.0098/51.69=0.0363MPa/m 。
（井田西部奥灰最大突水系数计算成果见表4-1-2）Ts=P M表4-1-2 井田西部奥灰最大突水系数计算成果表煤层煤层底板标高（m）奥灰水位标高（m）隔水层承受的水压（Mpa）隔水层厚度（m）突水系数Mpa/m02 832.45 860 4.022 182.81 0.01132 800 860 2.163 160.72 0.01346 760 860 1.949 98.90 0.01978 740 860 1.850 68.82 0.02699 720 860 1.879 51.69 0.0363 静水压力计算公式：P=ρgh，ρ是水的密度，g是重力加速度，h是水的深度。
矿井突水及其预测评价
• 需要指出,“三带”仅对层状岩层有意义,岩浆岩不存在 “三带”。“三带”发育是否完整取决于采深,采深较 小时(一般小于100m)“三带”发育不完整。
Hf
100M 11.2 2.4n 2.1
Hf
100M 5.1 3.3n 3.8
Hf
100M 5.1 5.1n 5.2
400～600
辉绿岩、石灰岩、硅 质石英岩、砾岩、砂 质页岩等
全部陷 落
Hf
100mh 8.4 4.1h 133
＜400
砂质页岩、泥质砂岩、 页岩、粘土岩、风化岩 石、第三系和第四系松 散层等
图9-8 断层位于导水裂隙带范围内
第十五页，编辑于星期一：十六点 十三分。
5）采煤方法及顶板管理
• 正确选择采煤方法和顶板管理方法是控制两带高度及覆岩沉降 的重要手段。
• 选择采煤方法时，应有利于限制导水裂隙带高度，使 上覆岩层形成均衡破坏。应控制工作面长度、采厚和 阶段垂高不宜过大，分层采厚应小些，分层间接续宜 采用间歇式回采等；对缓倾斜煤层宜采用单一长壁全 部垮落法和倾斜分层长壁下行垮落法采煤；对急倾斜 煤层宜采用走向推进的伪倾斜柔性掩护支架法（阶段 垂高30～35m）或水平分层人工假顶下行垮落法采煤。
的破坏会出现三带
第四页，编辑于星期一：十六点 十三分。
1．冒落带
• 煤层采出后,上覆岩层失去平衡,由直接顶岩层开始逐层向上冒落,直到开 采空间被冒落岩块充满为止。下部,岩层呈不规则的岩块杂乱堆积于采
空区内,称不规则冒落带；向上冒落岩块渐大,甚至过渡为似层状断 块，不连续地覆盖于不规则冒落带之上,称规则冒落带。 • 冒落带最高点至回采上边界的垂直高度称为冒落带高度。冒落带 内岩块之间空隙多,连通性强,是水体和泥砂溃入井下的通道。 • 冒落岩石由于碎胀,体积增大，增大的比率称为碎胀系数。煤层
关于突水系数的讨论_刘其声
第37卷 第4期 煤田地质与勘探Vol. 37 No.4 2009年8月COAL GEOLOGY & EXPLORA TIONAug. 2009收稿日期: 2009-04-24作者简介:刘其声(1961—), 男, 山西运城人, 高级工程师, 主要从事矿井水害防治技术研究.文章编号: 1001-1986(2009)04-0034-04关于突水系数的讨论刘其声(煤炭科学研究总院西安研究院，陕西 西安 710054)摘要: 煤层底板突水在我国华北型煤田矿井采煤过程中经常发生。
带压开采条件下，预测底板突水和评价突水危险程度的主要方法是突水系数法，但是关于突水系数计算、临界突水系数的确定等还存在一些值得讨论和研究的问题。
在阐述带压开采和突水系数理论的基础上，给出了突水系数的各种计算公式及公式中有关参数确定方法，详细说明了临界突水系数的由来和应用条件，提出了计算突水系数的新公式。
新公式不仅考虑了水压和隔水层厚度，而且考虑了底板破坏深度、导升高度和奥灰顶部隔水段等因素，为计算和统计分析确定突水系数新的临界值奠定了基础。
关 键 词：华北型煤田；煤层底板突水；带压开采；突水系数；临界突水系数 中图分类号：TD741 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2009.04.009A discussion on water inrush coefficientLIU Qisheng(Xi ′an Branch , China Coal Research Institute , Xi ′an 710054, China )Abstract: Water inrush from coal seam floor is a kind of natural disaster during coal mining process in Northern China coal field. The main method for predicting water inrush from coal seam floor and evaluating the water inrush degree of coal mining with water pressure is water inrush coefficient method. However, calculation and determina-tion of critical values of water inrush coefficient need to be studied further. Based on explaining coal mining with water pressure and water inrush coefficient, several formulas for calculating water inrush coefficient and determi-nation methods of parameters were discussed, the origination and application condition of critical water inrush co-efficient and a new formula of calculating water inrush coefficient were presented. Not only water pressure and aquiclude thickness but also fracture depth of coal seam floor, intrusion height and top aquiclude part in Ordovician limestone were considered in the formula which laid the foundation for calculating new critical value of water in-rush coefficient.Key words: Northern China coal field; water inrush from coal seam floor; coal mining with water pressure; water inrushcoefficient; critical water inrush coefficient煤层底板突水在华北石炭−二叠系煤田采煤过程中经常发生。
水突涌安全系数计算
水突涌安全系数计算
水突涌安全系数的计算目前没有统一的标准方法，但可以参考边坡稳定性分析的方法进行计算。
一般而言，水突涌安全系数是指在特定条件下，地下水压力的增加导致边坡稳定性降低时，实际安全系数与极限安全系数之间的比值。
以下是一种可能的水突涌安全系数计算步骤：
1. 获取相关参数：需要获取的水突涌安全系数计算参数包括：边坡的物理力学参数（如岩石或土体的黏聚力、内摩擦角等）、地下水位变化数据、边坡的形状和尺寸等。
2. 建立计算模型：根据获取的参数，建立边坡稳定性计算模型。
常用的模型包括极限平衡法、强度折减法等。
3. 计算极限状态下的安全系数：在极限平衡状态下，计算边坡的安全系数。
此安全系数即为极限安全系数。
4. 计算实际状态下的安全系数：根据实际工程条件，考虑地下水压力对边坡稳定性的影响，计算边坡在实际状态下的安全系数。
5. 计算水突涌安全系数：水突涌安全系数等于实际安全系数与极限
安全系数之比。
需要注意的是，上述计算方法仅供参考，具体计算过程需根据实际情况和工程需求进行调整。
此外，水突涌安全系数的计算结果应满足一定的工程要求，以确保边坡的稳定性。
总之，水突涌安全系数的计算涉及多个因素，包括边坡的物理力学性质、地下水位变化等。
在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的计算方法，并确保计算结果满足工程要求。
关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨
关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨樊振丽【摘要】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(Kc),并提出了富水构造型突水系数计算公式.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.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2019(024)001【总页数】5页(P35-39)【关键词】构造突水;底板突水;突水系数;主控因素【作者】樊振丽【作者单位】天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD745.2随着我国煤矿开采水平的不断延伸、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]。
目前，对底板水害的评价方法主要有突水系数法、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、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。
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Ts =P(水压)/M(底板隔水层厚度)。
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、富水性及渗透性、底板隔水层厚度、矿山压力、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]。
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。
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井田内奥陶系灰岩溶裂隙水位标高为790.00-860.00m ，02号煤层底板标高为832.45m ～980.00m ，2号煤层底板标高为800.00～960.00m ，6号煤层底板标高为759.44m ～910.00m ，8号煤层底板标高为729.30m ～890.00m ，9号煤层底板标高为720.00m ～880.00m ，02、2、6号煤层在井田西部局部 “带压开采”，8、9号全井田大部 “带压开采”。
现利用《煤矿防治水规定》推荐的突水系数公式计算各可采煤层底板最大突水系数如下：
式中： Ts —底板突水系数（MPa/m ）； P —隔水层承受的水压（MPa ）； M —底板隔水层厚度（m ）； 经计算，02号煤层最大突水系数：
Ts =（860-832.45+182.81）×0.0098/182.81=0.0113MPa/m ； 2号煤层最大突水系数：
Ts =（860-800+160.72）×0.0098/160.72=0.0134MPa/m ； 6号煤层最大突水系数：
Ts =（860-760+98.90）×0.0098/98.90=0.0197MPa/m ； 8号煤层最大突水系数：
Ts =（860-740+68.82）×0.0098/68.82=0.0269MPa/m ； 9号煤层最大突水系数：
Ts =（860-720+51.69）×0.0098/51.69=0.0363MPa/m 。
（井田西部奥灰最大突水系数计算成果见表4-1-2）
Ts=
P M
表4-1-2 井田西部奥灰最大突水系数计算成果表
煤层煤层底板标高
（m）
奥灰水位标高
（m）
隔水层承受的水压
（Mpa）
隔水层
厚度（m）
突水系数
Mpa/m
02 832.45 860 4.022 182.81 0.0113
2 800 860 2.16
3 160.72 0.0134
6 760 860 1.949 98.90 0.0197
8 740 860 1.850 68.82 0.0269
9 720 860 1.879 51.69 0.0363 静水压力计算公式：P=ρgh，ρ是水的密度，g是重力加速度，h是水的深度。
这个公式
告诉地质单位，要是再不会算，就让他直接来一趟，我给他讲讲。
井田内奥陶系灰岩溶裂隙水位标高为790.00-860.00m，02号煤层底板标高为832.45m～980.00m，2号煤层底板标高为800.00～960.00m，6号煤层底板标高为759.44m～910.00m，8号煤层底板标高为729.30m～890.00m，9号煤层底板标高为720.00m～880.00m，02、2、
6号煤层在井田西部局部“带压开采”，8、9号全井田大部“带压开采”。
现利用《煤矿防
治水规定》推荐的突水系数公式计算各可采煤层底板最大突水系数如下：
Ts= P
M
式中：Ts—底板突水系数（MPa/m）；
P—隔水层承受的水压（MPa）；
M—底板隔水层厚度（m）；
经计算，02号煤层最大突水系数：
Ts =（860-832.45+182.81）×0.0098/182.81=0.0113MPa/m；
2号煤层最大突水系数：
Ts =（860-800+160.72）×0.0098/160.72=0.0134MPa/m；
6号煤层最大突水系数：
Ts =（860-760+98.90）×0.0098/98.90=0.0197MPa/m；
8号煤层最大突水系数：
Ts =（860-740+68.82）×0.0098/68.82=0.0269MPa/m；
9号煤层最大突水系数：
Ts =（860-720+51.69）×0.0098/51.69=0.0363MPa/m。
（井田西部奥灰最大突水系数计算成果见表4-1-2）
表4-1-2 井田西部奥灰最大突水系数计算成果表
煤层煤层底板标高（m）奥灰水位标高（m）隔水层承受的水压（Mpa）隔水层
厚度（m）突水系数
Mpa/m
02 832.45 860 4.022 182.81 0.0113
2 800 860 2.16
3 160.72 0.0134
6 760 860 1.949 98.90 0.0197
8 740 860 1.850 68.82 0.0269
9 720 860 1.879 51.69 0.0363
不过要是他们按同一个钻孔，确实是底板隔水层承受的水压是一样的不过因为隔水层厚度不一样，算出来的突水系数是不一样的。