采场底板突水机理及预测方法

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水-岩作用下底板突水机理与防治措施

水-岩作用下底板突水机理与防治措施
底板突水是指地下水位升高，使地下水渗入地基，从而使地基底板受到水压作用，使地基底板发生突水现象。

一、水-岩作用下底板突水机理
1、地下水位升高：地下水位升高，使地下水渗入地基，从而使地基底板受到水压作用，使地
基底板发生突水现象。

2、地基底板受力：地基底板受到水压作用，会产生抗拉力和抗压力，使地基底板受到拉应力
和压应力，从而使地基底板发生突水现象。

3、地基底板破坏：地基底板受到拉应力和压应力，会使地基底板发生破坏，从而使地基底板
发生突水现象。

二、防治措施
1、改变地下水位：可以采取排水措施，改变地下水位，从而减少地基底板受到的水压作用，
从而防止底板突水现象的发生。

2、加固地基底板：可以采取加固措施，加固地基底板，从而增加地基底板的抗拉力和抗压力，从而防止底板突水现象的发生。

3、改善地质条件：可以采取改善地质条件的措施，改善地质条件，从而减少地基底板受到的
水压作用，从而防止底板突水现象的发生。

总之，水-岩作用下底板突水机理与防治措施是改变地下水位、加固地基底板、改善地质条件等。

只有采取有效的防治措施，才能有效地防止底板突水现象的发生，保护地基结构的安全。

矿井水灾的预测和突水预兆

矿井水灾的预测和突水预兆随着现代社会的迅速发展，资源开采一直是人们关注的重点之一。

而矿井作为重要的资源开采基地，其安全问题也引起了广泛的关注。

其中，矿井水灾和突水是矿井安全事故中最为常见的情况之一，特别是突发水灾更是给井下工人带来了巨大的威胁。

因此，如何预测矿井水灾和突水预兆，成为了当前矿井安全工作中的重要问题之一。

一、矿井水灾的预测方法矿井水灾是指矿井内部水体超过其排水能力，造成井下环境突然改变，甚至导致生命财产损失的安全事故。

为了预测矿井水灾的发生，目前常用的方法主要有以下几种：1.水位监测法：一般会在井下设立水位测量点，并通过实时监测井下水位的变化，及时发现和预测矿井水灾的发生。

2.气体检测法：利用井下“瓦斯站”等设备，检测井下的气体含量和组成等信息，从而推测矿井水灾的情况。

3.声波检测法：根据声波的传播速度和路径，检测井下的水体状况，并结合井下实际情况进行分析，推测矿井水灾的可能发生。

通过以上方法的综合运用，可以有效地提高矿井水灾的预测准确率。

二、突水预兆的识别方法突发水灾是指未被预测到的突然发生的水灾。

突水预兆的识别，对于及时采取应对措施、最大程度降低损失具有重要意义。

因此，常用的突水预兆识别方法主要有以下几种：1.地质构造分析法：通过对矿区地质构造的分析，识别地质断层、水文圈等对突水有一定影响因素，提前预判突水风险。

2.井下环境监测法：通过井下环境的气体、水质、温度等参数的实时监测，发现井下环境的异常变化，从而推测突水风险。

3.声波检测法：通过矿井中声波的传播路径和速度等特征，判断井下水体状况，从而推测矿井的突水风险。

综上所述，预测矿井水灾和突水，虽然其中所包含的技术领域十分广泛，但仍然需要不断地探索、创新和完善，使得其应用更具普及性和实用性，以更好地保障矿工们的安全。

底板突水预测预报理论及技术

层或多层小的独立、稳定的含水层；由于原生地质构造或采动破坏产生的导水裂缝带的存在或出现，使这些独立含水层可能沟通，发生水力联系，并在上覆小的含水层中形成补给水压的水力梯度变化，这恰恰可以成为底板突水的预测预报标志。据此建立了底板突水预测预报理论，并将研究的预测预报的实施技术在霍州煤电集团团柏煤矿进行了成功实践。［关键词】底板奥灰；导水构造；无炭柱；突水；预测预报；［中图分类号］Ｔ７５２Ｄ４．１［文献标识码］Ｂ［文章编号］１０－２５（０７３０７４４０６６２２０）０－５）０
Ｐｒｖｎｔｏｎｒｃｓｅｒｎｃｏｏｙｏｏｒ、ｔｒＢｕｓｉｅｅｉｎａｄＦｏｅａｔＴｈｏｙａｄＴｅｈｎｌｇｆＦｌｏｖａｅｒｔｎｇ
团柏煤矿是山西霍州煤电集团公司的主力煤矿，开采煤层为ｌ９，１ｌ，２和０，ｌ，共５层，其中下组９，１ｌ０和ｌ层的煤炭储量占井田总煤储量的８．％。下组煤层开采受到Ｋ灰岩和中奥３９：陶系灰岩含水层突水威胁，其中Ｋ灰岩是下组煤：９煤层的直接顶板，但Ｋ：灰岩为薄层灰岩，含水弱，对下组煤层开采不构成威胁，而奥陶系灰岩为厚层灰岩，岩溶发育为强含水性。团柏井田内ｌ０煤层距奥陶系灰岩平均间距为３．ｍ，ｌ煤层距５３Ｊ奥陶系灰岩间距平均为２．ｍ，由于间距小，当开６０采深度很大，奥灰水压超过隔水层抗压强度时，便会发生底板突水。由于下组煤开采将会受奥灰水或受由奥灰水补给的石炭系灰岩水的水害影响，因此，研究下组煤承压水上开采在团柏矿显得十分必要，不仅能使下组煤层安全开采，又能延长矿井服务年限，并且，其研究成果可以为我国其他类似条件煤矿的带压开采提供有效途径和经验。１带压开采突水的区域性监测理论与方法１１底板岩层水力学特性与含水层水力联系分析．研究带压开采突水的监测理论及其技术，主要是搞清底板岩层力学特性及其水力学特性，目前最

华北型煤田矿井突水机理及预警技术

华北型煤田矿井突水机理及预警技术随着开采深度和强度的增加以及下组煤的大规模开发,华北型煤田开采条件日趋复杂多变,水压、地应力和水温不断增大,矿井突水灾害问题更加突出,突水频率和突水强度不断加大,急需矿井突水灾害监测预警技术对矿井突水进行适时监测和预警,确保煤矿安全回采。

目前国内外对矿井水害监测预警技术进行了一定的研究,但很多理论技术还不成熟,特别是突水判据和预警准则等更是处于探索阶段需要进一步系统研究。

本文以赵庄煤矿和矿井水害监测预警系统为主要研究对象,针对研究区主要水害类型突水机理及力学判据、矿井突水监测预警模式、监测预警指标体系、预警准则以及矿井突水监测预警关键技术展开了相关研究工作,在此基础上,设计研发了矿井突水监测预警系统,并在赵庄煤矿5303工作面展开了现场应用。

1.分析了赵庄煤矿矿井水文地质条件,确定了主要突水类型。

赵庄矿主采煤层3#和15#煤主要受峰峰组灰岩水、太原组灰岩水、山西组砂岩裂隙水、下石盒子组K8砂岩裂隙水等水源的影响,矿井导水通道主要有断裂构造、陷落柱、封闭不良钻孔、顶底板导水裂隙带,主要突水类型有封闭不良钻孔突水、断层突水、陷落柱突水、采空区突水和底板突水。

2.研究总结了封闭不良钻孔突水、断层突水、陷落柱突水、采空区突水和底板突水等突水机理,总结提出了相应的突水判据。

利用厚壁圆筒理论,提出了封闭不良钻孔侧壁突水力学模型,得出了封闭不良钻孔侧壁突水的主要影响因素:采场破坏范围、孔径、孔内水压、围岩力学性质等,建立了封闭不良钻孔侧壁突水判据。

揭示了断层在采动影响下活化机理,提出了断层活化影响因素:断层的富水性、断层倾角、断层带特性、断层所处的位置等,建立了断层活化判据及突水判据。

系统研究了老空区突水模式及突水机理,分别建立了顶板有效隔水层抗剪破坏力学模型、顶板有效隔水层抗拉破坏力学模型、邻近老空区突水力学模型,提出了顶板老空区和邻近老空区突水判据。

总结了前人关于陷落柱突水和底板突水机理的研究成果,给出了研究较为成熟的突水判据。

矿井突水原因及其防治

矿井突水原因及其防治（肥城）2008-02-16 18:333 隔水层隔水层对突水起阻挡作用，其阻水能力是由其厚度、岩性组合及力学强度决定的．厚度越大，越不易出水．其岩性组合及力学强度是控制底板岩层受采动影响的重要因素．当煤层底板岩层软硬相间时，不易形成裂隙；当底板岩层自近(煤层)而远，强度由弱到强时，岩层间易形成采动裂隙．如陶阳煤矿9、10煤层底板岩性分别为粘土岩、粉砂岩、中砂岩，其力学强度由弱到强，受矿压作用易形成采动裂隙而造成突水．煤层到底板含水层之间的距离由采矿破坏深度、有效隔水层厚度及导高三部分组成(导高是承压水沿煤层底板导水裂隙上升的高度)．起阻水作用的主要是有效隔水层厚度．如果矿压对底板破坏深度大，导高又大，则有效隔水层厚度相对减小，工作面底板就容易出水．因而我们只有采取防治水措施，减少矿压对底板的破坏深度，减小导高，才能增加有效隔水层厚度，预防出水．1.4 含水层含水层的富水性及水压对工作面底板突水具有重要作用．含水层的富水性是突水大小的物质基础，它决定着突水后水害的规模及对矿井的威胁程度．富水性与其岩溶裂隙发育程度、迳流条件、构造发育情况及埋藏深度等因素有关．含水层的水压是工作面底板突水的动力，表现为静水压力及动水压力两种形式．未突水前表现为静水压力，静水压力对隔水层裂隙具有顶劈扩大作用，水压愈高，作用愈显著；出水后承压水头降低，含水层的水位能转化为动能，这是以动水压力为主．其作用主要表现在出水后，裂隙被冲刷扩大，充填物质不断被带走，通道越来越畅通，出水量越来越大．肥城煤田太原群9、10煤层底板徐灰、奥灰含水层水压大、富水性强，是威胁太原群煤层尤其是9、10煤层开采的主要含水层，是预防的重点．含水层与隔水层是同一矛盾的两个方面．含水层富水性强，水压大，易造成出水；而隔水层厚度大，则有利于阻水，其中水压与隔水层厚度存在一定的关系．根据陶阳煤矿历次工作面突水资料，用数理统计原理计算，得出隔水层厚度与水压关系式M=14+12.7p式中：M——隔水层厚度，m；p——水压，MPa．当水压p=0时，M=14m，可理解为采矿破坏深度(有的理解为导高)，临界线斜率为12.7，其倒数为0.078，实际上是突水系数T．以上公式数据基本符合矿区实S际．综上所述，造成工作面底板突水的因素很多，但概括起来主要有矿压、断裂、隔水层、含水层4个方面．针对以上突水因素，因地制宜，采取相应的防治水措施，就能有效地预防出水．2 工作面底板突水防治根据以上分析，结合矿区实际，我们认为搞好底板突水防治主要从以下几个方面入手．2.1 采取措施，减少矿压对底板的破坏作用(1)缩短工作面斜长．工作面斜长对底板的影响，实际上是矿压对底板的破坏深度问题．工作面斜长越大，压力越大，底板采动破坏深度增加，工作面底板越易出水．据有关资料推导，工作面斜长与底板破坏深度可用如下关系式表示H=0.5L0.7式中：H——采矿破坏深度，m；L——工作面斜长，m．由上式可以看出，采矿破坏深度随工作面斜长增加而增加，工作面斜长越大，越易出水．此式经验证基本符合矿区实际．如陶阳煤矿9801工作面平均斜长90 m，按上式计算H为11.6 m，回采过程中未出水，而相邻的9803工作面斜长120 m，H为14.3 m，回采过程中出水20 m3/h；9904工作面里段斜长80 m，H为10.7 m，回采过程中未出水，相邻9906工作面斜长130 m，H为15.1 m，结果回采过程中出水420 m3/h根据陶阳煤矿工作面斜长与突水关系，我们认为在不影响产量、回收率等问题的基础上，受徐灰、奥灰水威胁的工作面斜长应不超过100 m．(2)加强初压面管理，人工放顶．初压面顶板不易冒落，悬顶面积大，矿压对底板破坏最严重．根据前面分析，初压及第一次周压地段是最易突水地段，因而加强初压面管理十分重要．肥城局规定，在开切眼时要打好放顶眼，回采时悬顶走向8?m，倾向20?m，要及时人工放顶，并要求各矿认真执行．如陶阳煤矿9808等9煤层工作面顶板为泥灰岩，不易冒落．为减少矿压对底板的破坏作用，回采前在切眼打好放顶眼，工作面推进后，及时进行人工放顶，大大减弱了矿压对底板的破坏作用，有效地防止了初压面突水，使工作面得以安全回采，可见初压面管理的重要性．2.2 注浆改造是预防工作面突水的有效措施该技术通过地面注浆站集中造浆、注浆，井下施工注浆孔向介于煤层和奥灰强含水层之间的薄层灰岩(即徐灰)注浆，是预防突水的综合防治水技术．实践证明该技术是成功的．陶阳煤矿自1987年开始对徐灰进行注浆改造采煤，至今共施工钻孔441个，进尺28 294 m，注水泥浆为35 367 t，粘土为7 025.5 t，解放受水威胁的9、10煤层工作面达28个，解放储量236万t，现已安全回采21个工作面，安全采煤157万t，一直未出大水，保证了矿井的安全生产，取得了较好的经济效益．注浆改造作用及特点表现在以下几个方面：(1)改变了含水层的富水性．在注浆压力作用下，浆液沿裂隙扩散、沉析、结石，使徐灰岩溶裂隙基本上为粘土水泥浆充填，富水性大大减弱，甚至不含水．(2)切断奥灰与徐灰的补给通道．注浆过程中，在注浆压力作用下，浆液沿徐灰与奥灰的联系通道向下扩散、沉析、缩小或堵塞通道断面，减少或切断了奥灰对徐灰的补给通道．(3)加固了底板隔水层，提高其强度．(4)注浆改造可消除导高，增加有效隔水层厚度．通过注浆改造，浆液能有效地充填含水层至隔水层的导水裂隙，消除导高，使原来含水、导水的裂隙带变成纯隔水层，增加了有效隔水层厚度，对预防出水极为有利．2.3 预防断裂出水根据前面分析，断裂是造成工作面底板突水的主要因素之一．“逢突必断”已成为人们的共识．预防断裂出水是矿井防治水工作的主要内容之一．具体内容包括以下几个方面：(1)全面分析区域构造特征，研究断裂展布规律．根据每个面的巷道揭露情况及钻探资料，查明工作面断裂分布情况，为预防断裂出水提供依据．(2)按规定留设断层煤柱，特别对于可能导水断层，则需按规定留足防水煤柱．(3)分析断裂性质及力学特点，属于张性导水断裂，在巷道穿过前，要按规定提前探查并进行注浆加固，达到预期效果．否则不能直接揭露．(4)对断层交叉点、尖灭端、褶曲轴部等构造发育地段要重点加固防治，预防工作面在回采过程中出水．(5)巷道穿过断层带时，要加强支护，以防滞后出水．(6)认真研究滑动构造特点，滑动构造易形成“层状”充水带，对底板威胁面大．要及时分析资料，对滑动构造明显的地段要重点防治．2.4 疏水降压水压是造成工作面出水的重要因素，通过疏水降压可以降低水头压力，减少水压对底板的“顶劈”作用，预防出水．第一作者：尹万才，男，1964年生，工程师．国家自然科学基金资助项目，编号：59774001．作者单位:(尹万才)山东肥城矿业集团肥城271600 (尹增德,施龙青)山东矿业学院。

浅谈煤矿底板突水机理及防治

第４期
２１年４月０１
・
山西焦煤科技
ＳｎｉＣｋｎａｃｅｃ＆ＴｅｈｏｏｙｈａｘｏｉｇＣｏｌＳｉｎｅｃｎｌｇ
Ｎｏ４．
Ａｐ．０１ｒ２１
技术经验・
‘ 浅谈煤矿底板突水机理及防治
丁华徐建文张海君，，
导水通道。溶岩不仅破坏了岩石的整体性，而且使得
整个地下水形成网状、通的含水体系。其突水的特联点：突水性强、坏性强、持续时问长、破突水突水频率高等。下面通过箱体模型说明其突水的特点，图１见。
（）Ｂ箱处地板突出模式示意图ｂ
隔水层的隔水性、地下裂隙的导通性、下水系的连通地性、水压力和矿山压力等因素的共同影响。根据突静水原因可将其分为两类，即地质构造底板破坏性突水和采矿扰动底板破坏性突水。近年来，随着开采深度
般的断裂，因为断层既是一个含水体又是一个导水通
脆性不可溶岩
白云岩
张开性好的牵引裂隙发育良好的脆性、填充性阻
较强
石英岩、石英砂岩
柔性岩
止了裂隙、孔隙的发育
较弱
泥岩、页岩
断层突水的特点：水量大，破坏性强，突发性强，一
般突水后矿井无法恢复。断层产状、规模及其水文条件在空间上的差异，使断层突水研究高度复杂化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。

煤矿开采过程中底板突水及防治措施

煤矿开采过程中底板突水及防治措施摘要：防治水工作在煤矿采煤过程中非常重要。

其危害性仅次于瓦斯突出事故，针对存在水患矿井，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则进行探放水，如果要想预防矿井底板突水，首先要弄清矿井底板突水的机理和原因，其次弄清矿井水分布特征以及突水的主要影响因素，从而进行防治。

关键词：煤矿开采；底板突水；防治引言：文章主要针对我国煤矿开采过程中出现的底板突水问题为切入点，重点提出了详细的防治措施，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

1.煤矿开采过程中底板突水机理、原因及防治措施我国某地区煤田的煤炭资源正在日趋紧缺，而国内建设对矿产资源的需求逐年增加。

其中的石炭—二叠系煤田，煤层厚度相对稳定，煤质资源优良，为缓解该煤田资源匮乏，尽最大可能多地进行开采，该区域矿井将逐步向深部延拓，更要开采受水威胁较为严重的下组煤，尤其矿井开采受底板灰岩裂隙岩溶水的威胁较为严峻，因此弄清该煤田区域矿井水分布特征以及下组煤底板灰岩富水性与突水机制是必须要去做的。

1.1矿区综合水文地质特征太原组灰岩自北向南含水性由弱到强，华北断块内黄淮平原新生界松散沉积层下部的河流相和山麓冲积相砂砾含水层，是矿井充水的重要水源。

石炭—二叠纪煤系的基底基本是中奥陶统碳酸盐岩，寒武奥陶碳酸盐岩是区域富水性最丰富的含水层，其是造成矿井水危害的主要水源之一。

下伏本溪地层，下段为页岩、砂岩、砂质页岩，底部为粘土层，其具有隔水性；中间部分厚层页岩夹着砂岩，也具有相对隔水；上段为砂岩、灰岩及砂质页岩。

综合分析认为：该采场的矿床为多层含水层以及立体充水地质结构，分别存在于以下含水层：（1）中奥系含水层组：溶蚀裂隙发育以及原始节理，其承压水头高，富水性强，该含水层是上覆煤层开采隐患较多的底板突水水源。

（2）煤系含水层组：具有地表水体补给或强含水层的群岩溶含水层，厚层状的砂岩裂隙充水层，一般都具有高承压的水头，易造成突水事故。

采场底板突水分析

第27 卷第5 期煤田地质与勘探1999 年10 月COA L GEOL O GY & EX P L O RA T I O N ·49·采场底板突水条件及位置分析3施龙青宋振骐(山东矿业学院矿压所泰安271019)摘要分析采场突水条件和位置是突水预测的基础。

根据采场支撑压力发展规律和底板应力分布特征, 进行了突水条件突水位置的研究, 底板突水的条件是矿压对底板的破坏使其有效隔水层厚度降为零和水压不小于卸压区的侧向压力。

在采场的内外应力场形成之前, 突水位置在采空区;内外应力场形成之后, 突水位置在煤壁附近。

关键词突水底板应力分析条件位置中国图书资料分类法分类号P 641146作者简介施龙青男34 岁副教授博士煤田地质及采矿工程1采场推进过程中支撑压力的发展规律理论研究与现场实践证明, 采场推进过程中支撑压力的发展可以分为以下几个阶段:第一阶段: 从采场推进开始至煤壁支撑能力改变(即煤壁附近煤体进入塑性状态) 之前。

此阶段, 随采场推进, 通过处于相对稳定状态的老顶岩梁传递至煤层上的压力将逐渐增加。

但是由于各点的应力没有达到煤体的破坏极限, 因此包括煤壁在内整个煤层都处于弹性压缩状态, 支撑压力分布是一条高峰在煤壁处的单调下降的曲线, 如图1a 所示。

第二阶段: 从煤壁支撑压力开始改变起, 到老顶岩梁端部断裂前为止。

此阶段, 靠煤壁附近的应力值达到了煤层的强度极限, 随煤体的破坏, 其支撑压力开始降低, 支撑压力高峰线向煤体深部转移, 煤层上支撑压力的分布将分成塑性区和弹性区两个区间。

在塑性区(包括煤体已完全破坏的部分) 压力逐渐上升; 在弹性区压力则单调下降, 弹塑性区的交界处为压力高峰的位置, 如图1b 所示。

第三阶段: 从老顶岩梁端部断裂起至岩梁中部触矸止。

此阶段的特点为:a 1岩梁端部断裂前夕, 在断裂线附近伴有压力的集中, 如图1c 中曲线1 所示;3 国家自然科学基金资助项目1 代号: E 0401, 批准号: 59774001b1岩梁断裂结束时, 以断裂线为界将支撑压力分布明显地分为两部分, 即在断裂线与煤壁之间( 图1c 中S 0 范围) 由已断裂岩梁自重所决定的“内应力场”, 以及在断裂线外( 图1c 中S 0 以远) 由上覆岩层整体重量所决定的“外应力场”, 两应力场中的压力分布没有密切的联系。

矿井突水预兆

矿井突水预兆矿井突水是煤矿生产中常见的灾害之一，由于突发性强，常常给矿工们带来巨大的危险和损失。

为了有效防范矿井突水的发生，对矿井突水预兆的研究和掌握非常重要。

一、突水的成因矿井突水是指在开采过程中，地质构造破坏或水源过多而导致水从矿体内或周围渗出的一种现象。

通过对突水成因的研究，可以有效地防范突水灾害的发生。

1. 微观成因：煤体在采矿过程中发生的断裂与压缩导致煤层中储存的地下水渗出。

2. 中观成因：煤层和围岩产生的裂隙、缝隙和开采工作带动地下水的流动。

另外，采矿过程中的矿柱破坏也容易导致突水。

3. 宏观成因：煤层地质构造的破坏和变形引起水文地质条件发生变化，使煤层地下水含量增加并发生突水。

二、突水预兆的表现矿井突水预兆是指突水发生前出现的一系列征兆，包括地质、水文和矿井运行等方面。

只有对这些预兆的掌握，才能及时地发现突水灾害的可能性并采取应对措施。

1. 地质预兆：在煤层中发现大量的冲击破碎带、冲击煤柱和滑裂带，以及地面煤层变形及隆起现象等。

2. 水文预兆：井下涌水量或水压上升，井下水位、饱和度和温度的变化等。

3. 运行预兆：井下含瓦斯量的变化，显著的瓦斯风，井下噪声的增大等。

三、突水预兆的监测监测矿井突水预兆具有重要的意义，可以及时发现煤层地质变化、水压、渗水和瓦斯等风险因素，以便实时采取相应的预防措施，避免突水事故的发生。

1. 水文测量：主要测量井深、煤层水位、井底水压和水量。

一旦发现涌水量或水压上升的趋势，就应及时采取防范措施，预防突水事故的发生。

2. 瓦斯测量：定时测量瓦斯含量和瓦斯压力。

瓦斯含量和压力上升说明煤层破裂、渗透和水力的改变，需要针对性地加强通风措施。

3. 地质测量：经常进行煤体稳定性和煤体变形量的监测，这可以及时发现煤体裂缝、变形或塌陷等现象，从而及时采取防范措施。

四、突水预兆的处理如果发现矿井突水的预兆，必须迅速采取相应的治理和应急措施，以保障矿工人员的安全和矿井生产的正常运行。

承压水体上开采底板突水机理分析及其控制技术

科技信息
。矿业论坛０
ＳＩＮＥ＆ＴＣＯＬＧＹＩＦＭＡＩＮＣＥＣＥＨＮＯＯＲＴＯＮ
２１０１年
第】３期
承压水体上开采底板突水机理分析及其控制技术
邹成健（淮南矿业集团张集煤矿安徽
【摘
凤台
２２７）３１４
要】文从理论和实践上对底板突水进行了深入探讨，究了承压水体上开采的底板突水成因，中找出规律，出了综合控制技本研从提
ＦｇｒＴｈｙａｕｉｏｄｕｔｉｅｔｉｕｅ１ｅｈｄｒｌｃｎｃｉｔｂｗｅｅｈｅｆｒｔｃｖｙｎｔｏｍａｉｏｆｏｎ
ｗａｅｔｕｔｒｔｒｓｒｃｕｅ
突发性的突水的防治，是对小流量、时间出水的控制，者造成突二长前发性灾害可能性较大，重者可造成淹井事故，者会增加煤矿生产严后成本，时，排水量和采深较大时，本过高导致整个开采本身没有同在成
的导水构造区域内留设防水煤柱或其他防突措施，以确保构造不会可
导致奥灰水突出（图１。见）
基本反映了高压承压水通过各种形式的导水通道进入设防工作面的
过程。实际生产中，矿防治水的重点体现在两个方面，是对大流量、煤一图１导水构造形成的水力关系

第6章矿井突水预兆及预测预报

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第一节矿井突水预兆
四、松散孔隙含水层突水预兆
（1）突水部位发潮、滴水、淋水，
且滴水现象逐渐增大或滴水、淋水现象持续时间
较长，仔细观察有时会发现水中含有少量细沙。
（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。
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第一节矿井突水预兆
（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。
在具体的突水事故过程中，上述预兆
并不一定全部表现出来，所以应该细心观察，认
真分析和判断。
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第一节矿井突水预兆
事故发生的直接原因是：该矿20101
回风巷掘进工作面附近小煤窑老空区积水情况未
探明，且在发现突水预兆后未能准确识别和判断
（5）有时有“嘶嘶”的水叫声。这
是因为水体的水压大，水向裂隙中挤压发出的响
声，此时，预示着离水体不远，即将突水。
（6）矿压增大，发生片帮、冒顶及
底鼓。
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第一节矿井突水预兆
二、老空水突水预兆
老空水突水前，除有上述突水的一般
预兆外，还有以下其特有的预兆：
（1）有臭鸡蛋味。老空水一般有臭
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第一节矿井突水预兆
一、突水一般预兆
（1）煤壁挂红。这是因为水中含有
铁的氧化物，在通过煤层和岩层裂隙时，在裂隙
表面会出现暗红色水锈，一般认为巷道接近积水
水在自身压力作用下，通过煤岩裂
隙透过煤岩壁，聚成水珠，俗称煤壁挂汗。
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第一节矿井突水预兆
大透水事故，造成38人死亡，115人受伤，直接

矿井突水原因

科技信息水害是影响矿井安全生产的主要因素之一，为保证煤层的正常开采，在煤层开采之前对煤矿开采区内进行水文地质勘探，查明煤层顶、底板围岩的富水情况，采空区的积水情况和主要断层的含水及导水性等问题具有十分重要的意义。

一、突水原因分析采掘过程中，造成底板突水的因素是多方面的，是多种因素综台作用的结果。

根据现场实际观测及有关理论分析，笔者认为影响底板突水的因素主要有以下几个方面：1、矿压采矿过程中的矿山压力，对工作面底板具有严重的破坏作用，产生新裂隙，并“活化”原有断裂，导致底板突水。

随着采煤工面的推进，底板任一断面总是经历超前支撑压力压缩破坏，采后悬顶卸压膨胀破坏，采空区周边剪切破坏，最后顶板冒落压实的再受压过程。

矿压对底板的破坏程度是不一样的，其中采空区卸压膨胀及其周边剪切对底板破坏最严重，产生的裂隙最多。

工作面初压及周期来压时顶板悬顶面积最大，工作面周围煤体的支撑压力及煤壁处的剪切力达到最大值，煤层底板最易造成破坏，底板最易突水。

因此，突水点多在初压及周压地段或煤壁处。

2、断裂断裂构造是突水的主要因素之一，综台分析其作用主要有：(1)断裂构造的存在破坏了底板完整性，降低了底板的强度。

(2)断层上下两盘错动的结果，缩短了煤层与含水层的距离，甚至使煤层与含水层直接对口。

(3)断裂带破碎、软弱，易形成导水通道。

(4)断层带充水成为充水带，更使水文地质条件复杂化。

3、隔水层隔水层对突水起阻挡作用，其阻水能力是由其厚度、岩性组合及力学强度决定的厚度越大，越不易出。

其岩性组合及力学强度是控制底板岩层受采动影响的重要因素。

当煤层底板岩软硬相间时，不易形成裂隙；当底板岩层自近(煤层)而远，强度由弱到强时，岩层间易形成采动裂隙。

煤层到底板含水层之间的距离由采矿破坏深度、有效隔水层厚度及导高三部分组成。

起阻水作用的主要是有效隔水层厚度。

如果矿压对底板破坏深度大，导高又大，则有效塥水层厚度相对减小，工作面底板就容易出水。

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。

第二章矿井突水预兆与突水量估算

第二章矿井突水预兆与突水量估算煤矿突水过程主要决定于矿井水文地质及采掘现场条件。

一般突水事故可归纳为两种情况：一种是突水水量小于矿井最大排水能力：地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大量排水；另一种是突水水量超过矿井的最大排水能力，造成整个矿井或局部采区淹没。

在各类突水事故发生之前，一般均会显示出多种突水预兆，下面分别予以介绍。

一、突水预兆 (一)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； (3)有时可闻到水的“嘶嘶”声；(4)矿压增大，发生片帮、冒顶及底臌。

(二)工作面底板灰岩含水层突水预兆(1)工作面压力增大，底板臌起，底臌量有时可达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。

(三)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，仔细观察可以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，直至流砂大量涌出；(3)顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。

以上预兆是典型的情况，在实际具体的突水事故过程中，并不一定全部表现出来，所以应该细心观察，认真分析、判断。

二、突水量估算突水发生后，水量的估算是一项必不可少的重要工作。

根据现场具体条件，迅速而准确地对矿井突水水量做出估算，是矿井防治水工作布置和抢险救灾措施制订的重要科学依据。

(一)现场实测突水量方法 1．浮标法矿井发生突水后，初期水量一般较小，可在井下巷道的排水沟内测量其水量。

底板水的防治

26压力传递式井下疏降钻孔27当矿区地面供水紧张而井下水害严重矿区供水与矿井排水之间严重矛盾时可利用矿区供水水源地直接作为矿井疏放水系统实现疏供水结合
底板水的防治
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• 一、底板突水因素分析、预测
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3
• 工作面周围支承压力分布特征：
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• 1.“下三带”水文地质特征
• 矿压破坏带——裂隙发育，无隔水作用。该带的厚度即为“底板破坏深度”。
• 划分：安全区、过渡区和突水危险区。
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• 安全区： t安＞t实 • 过渡区： t安≈t实
• 危险区： t安＜t实
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• 2.采掘过程中的突水预测
• (1)钻探方法
• (2)物探方法 • (3)突水征兆观测法 • (4)水化学分析法
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• 【实例】某矿砂岩裂隙水与灰岩岩溶水水质有明显差异。 • 煤层顶板砂岩裂隙水中Na++K+高，Ca2+、Mg2+、 SO42-低；底板灰岩水中Na++K+低，Ca2+、Mg2+、 SO42-高。 • 某天该矿井下1503掘进工作面揭露一断层，出现小突水。
• ⑴改造含水层为隔水层，增加隔水层厚度
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• ⑵井下隔水层破碎带注浆加固措施
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• 【实例】某矿21021工作面底板注浆加固工程
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• 底板注浆加固工程概况
• 21021工作面底板注浆加固工程，共施工注浆孔12个，检验孔2个。 • 1号孔：注浆量约1751m3
• 4号孔：注浆量为944m3 • 其余钻孔注浆量较小，但终孔注浆压力均达到了设计标准。
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• 3.利用隔水层带压开采
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