水体下采煤

•充水通道 开采使上覆岩层移动和破坏，形成充水通道， 使水体渗透或溃入井下。 •影响程度 使矿井的涌水量增加（水体的水量少或补给不 足）
淹井（充水通道沟通的是地表水、采空区水、 溶洞水或地下暗河等大型水体，井下排水能力 难以满足）
水体下开采需要了解的问题
水体的类型（水源、水量） 煤岩的隔水性能、是导水层还是隔水层 可能的水力联系
开采后 导水层
铁质胶结 蒙托石 铝土 高岭土 伊利石
隔水层
受压后性能恢复
(强度小、易风化、 为隔水层
泥化)
煤岩的隔水和导水性能
砂砾 含水且导水，导水性能好 节理裂隙 含水且导水 断层、陷落柱 导水或不导水 垮落带、裂隙带 导水
煤 开采前为隔水层，开采后不易风化、 泥化 ， 是导水层或弱导水层
三、地表水、地下水涌入开采空间的机理
对水体的处理取决于煤层至水体的距离， 高于断裂带时，顶水采煤； 低于断裂隙带，疏水采煤。
地表水+松散含水层水
松散含水层水+基岩水
水
地表水+松散含水层水+基岩水 采煤方法由具体情况而定
体
①隔水层的厚度
下
②隔水层的性能
采
③水体至煤层的距离
煤
④采厚
⑤水量大小
⑥水源
4、堵截水源与疏水结合采煤
采用粘结性材料注入含水层的孔洞中，形成 地下挡水帷幕，切断水的补给通道，然后疏 水采煤。 条件：含水层厚度较小、补给通道集中、水 文地质条件清楚，具备可靠隔水边界
矿井涌水量示例
开滦 林西矿
时间 涌水量Q（ t /min） Qmax （ t /min）
1906-1907
2.5
1928
15.5
1961
28-34
1977.6
37-39
1977.7.28
230
1983-1998 张双楼矿
40.5 (2430t/h)特大涌水矿井 矿井涌水量 963m3/h
4.1 影响水体下安全开采的因素
六、水体下采煤的特点
• 主要考虑煤层与水体之间有无隔水层， 开采后隔水层能否破坏，开采引起的上覆 岩层裂隙是否波及水体 •水体下采煤的保护对象是矿井本身，为保 护矿井本身必须保护水体下方的岩层 •水体下采煤的主要对策是隔离和疏降
4.2 水体下采煤的安全煤岩柱留设
一、水体的采动等级及允许采动程度
• Ⅰ级 不允许导水断裂带波及到水体
顶水和疏水取决于水体与煤层的间距和
水体的类型
水体下采煤
❖单纯的地表水（河流、水库、湖泊）难疏 干，顶水采煤，留防隔水煤岩柱。 ❖单纯的松散含水层水体 砂层
冲积层中的水 砂砾
一般顶水采煤，留防隔水煤岩柱 冲积层厚度愈大，水源补给愈丰富，离煤层 愈近，威胁愈大。
水体下采煤
❖ 单纯的基岩含水层水体 砂岩水 孔隙水 砾岩水 裂隙水 石灰岩水 岩溶水
四、水体下采煤的理论依据
1、“三带”理论 对于地面水体、松散层底部和基岩中的强、中 含水层水体、要求保护的水源等水体，不容许 导水断裂带波及； 对于松散层底部的弱含水层水体，允许导水断 裂带波及； 对于厚松散层底部为极弱含水层或可以疏干的 含水层，允许导水断裂带进入，同时允许垮落 带波及。
水体下采煤的理论依据
隔水性和导水性能取决于颗粒大小和矿物成份 （主要取决于粘土的含量）
颗粒愈细，隔水性能愈好
粉土
0.005mm
砂
0.05～2mm
砾
＞2mm
煤岩的隔水和导水性能
隔水性 良好 弱 差
粘土的含量（%） 30
1130 10
煤岩的隔水和导水性能
岩层胶结物
开采前
硅质、钙质胶结 隔水层(强度大、 不易风化和泥化)
2、疏水采煤
利用排水系统，开掘疏水巷道或钻孔，疏降
上部水体，再在水体下方采煤。
先疏水后采煤 水量有限可以预先疏
干
小窑积水、采空区积水
边疏水边采煤
水量不太大，而水体的 分布范围很大
3、顶疏结合采煤
受多种水体或多层含水层水体威胁 间距大于导水断裂带高度的水体，顶水采 煤； 间距在垮落带和导水断裂带范围内的水体， 疏水采煤。
一、水体的类型
地表水体：积聚在江、海、河、湖、水库、 沼泽、水渠、坑、塘和塌陷区中的水 地下水体 ：积聚在岩石和松散层空隙中的水
松散层水体 第四纪和第三纪松散层中 的含水
基岩含水层水体 砂岩、砾岩、砂砾岩及 石灰岩岩溶含水层水体
采空区积水 孔隙水、裂隙水及岩溶水
二、煤岩的隔水和导水性能
隔水层—导水性能很差的岩层 导水层 含水层
2、隔水层理论 水体底面与煤层之间应有相应厚度的隔水 层，才能实现水体下安全采煤。 一定厚度的泥岩和粘土层是水体下安全采 煤的良好隔水层。
五、水体下的采煤方式
1、顶水采煤 对水体不处理，直接在水体下方采煤，水 体与煤层之间保留一定厚度或垂高的安全 煤岩柱。
顶水采煤适应条件：水量大、补给充足、 水体距开采煤层较远
• Ⅱ级 允许导水断裂带波及松散孔隙弱 含水层水体，但不允许垮落带波及该水 体
• Ⅲ级 允许导水断裂带进入松散孔隙弱 含水层，同时允许垮落带波及该弱含水 层水体
Ⅰ级水体采动等级允许采动程度
水体类型
1. 直接位于基岩上方或底界面下无稳 定的粘性土隔水层的各类地表水体 2. 直接位于基岩上方或底界面下无稳 定的粘性土隔水层的松散孔隙强、中 含水层水体 3. 底界面下无稳定的泥质岩类隔水层 的基岩强、中含水层水体 4. 急斜煤层上方的各类地表水体和松 散含水层水体 5. 要求作为重点水源和旅游地保护的 水体
允许采 动程度
不允许 导水断 裂带波 及到水 体
安全煤 岩柱
顶板防 水安全 煤岩柱
Ⅱ 级水体采动等级允许采动程度
水体类型
允许采 安全煤 动程度 岩柱
1. 底界面下为具有多层结构、厚度大、允许导 顶板防
弱含水的松散层或松ห้องสมุดไป่ตู้层中、上部为 水断裂 砂安全
强含水层,下部为弱含水层的地表中、 带波及 煤岩柱
小型水体
松散孔
2. 底界面下为稳定的厚粘性土隔水层 隙弱含
或松散弱含水层的松散层中、上部孔 水层水
隙强、中含水层水体
体，但
3. 有疏降条件的松散层和基岩弱含水 不允许
层水体
垮落带
波及该
水体
Ⅲ 级水体采动等级允许采动程度
水体类型
允许采动程度
1. 底界面下为稳定的厚 允许导水断裂带
粘性土隔水层的松散层中、进入松散孔隙弱
上部孔隙弱含水层水体 含水层，同时允
2. 已或接近疏干的松散 层或基岩水体
许垮落带波及该 弱含水层
安全煤 岩柱
顶板防 塌安全 煤岩柱
二、安全煤岩柱的留设方法
留设安全煤岩柱的实质是确定开采上限，保 证断裂带或垮落带不波及水体 1、防水安全煤岩柱 目的：不允许导水断裂带波及到水体 结果：避免上覆水体涌入井下，并要使矿井 涌水量不明显增加。