14-关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨
底板突水影响因素评价新方法——无量纲信息融合法
底板突水影响因素评价新方法——无量纲信息融合法李忠建;魏久传;尹会永;徐建国;施龙青;张彬【摘要】为解决煤层底板突水影响因素影响程度的定量评价问题,在多源信息复合的基础上,提出评价突水影响因素影响程度的新方法--无量纲信息融合法.以南屯煤矿为例,在详细分析矿区水文地质资料的基础上,评价了底板突水影响因素,并进行了下组煤开采突水危险性分区评价;应用无量纲信息融合法,对影响因素给出了定量评价,确定了其影响程度.评价结果,为矿区下组煤开采底板突水评价提供有力依据,并对其他各矿区底板突水评价具有重要的指导意义.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2010(019)001【总页数】4页(P95-97,113)【关键词】无量纲信息融合法;突水影响因素;底板突水;多源信息复合【作者】李忠建;魏久传;尹会永;徐建国;施龙青;张彬【作者单位】山东科技大学地质科学与工程学院,山东,青岛,266510;山东科技大学地质科学与工程学院,山东,青岛,266510;山东科技大学地质科学与工程学院,山东,青岛,266510;兖矿集团有限公司,山东,济宁,272100;山东科技大学地质科学与工程学院,山东,青岛,266510;山东科技大学信息科学与工程学院,山东,青岛,266510【正文语种】中文【中图分类】TD745随着煤田开发范围的扩大、煤矿开采深度的增加，以及煤田水文地质条件的复杂化，煤层底板突水事故时有发生，严重制约了矿井的安全生产。
因此，急需对煤层底板突水危险性进行正确评价，而影响底板突水的影响因素众多，如何评价各影响因素的影响程度，是合理评价突水危险性的关键。
目前，评价煤层底板突水危险性的理论和方法众多，形成的主要理论和方法有：突水系数法[1]、“下三带”理论[2]、多源信息融合法[3]、神经网络法[4]、“四带”划分理论[5]、脆弱性指数法[6]]等，但均未给出底板突水影响因素的影响程度评价。
多源信息复合，可以把多个相关因素的信息层复合成一个信息层，使所生成的信息存储层中包含所有相关因素的信息，然后构造数学模型，对各个因素的有关数据进行运算和分析。
矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究
矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究一、本文概述本文旨在深入研究和探讨矿井深部裂隙岩溶富水规律及其底板突水危险性评价。
矿井作为地下资源开采的主要场所，其安全稳定直接关系到生产人员的生命安全和企业的经济效益。
然而，由于矿井环境的特殊性和复杂性，深部裂隙岩溶富水问题成为影响矿井安全的重要因素之一。
因此，研究深部裂隙岩溶富水规律，并建立有效的底板突水危险性评价方法，对于提高矿井安全、预防突水事故具有重要的理论和实践意义。
本文首先对矿井深部裂隙岩溶富水规律进行了系统的梳理和分析，总结了影响深部裂隙岩溶富水的关键因素，包括地质构造、水文地质条件、岩溶发育程度等。
在此基础上，通过对实际矿井的深入调查和资料收集，揭示了深部裂隙岩溶富水的分布特征和演化规律。
随后，本文重点研究了底板突水危险性评价方法。
通过综合分析国内外相关研究成果，结合矿井实际情况，建立了基于多因素耦合的底板突水危险性评价模型。
该模型综合考虑了地质构造、水文地质条件、岩溶发育程度、开采扰动等多方面因素，通过定量分析和计算，得出了底板突水的危险性等级和可能发生的概率。
本文根据研究结果，提出了针对性的矿井安全防范措施和建议。
这些措施和建议旨在提高矿井深部裂隙岩溶富水区域的监测和预警能力，降低底板突水事故的发生概率，保障矿井生产的安全和稳定。
本文的研究不仅有助于深化对矿井深部裂隙岩溶富水规律的认识，也为底板突水危险性评价提供了有效的工具和方法。
本文的研究成果对于指导矿井安全生产、提高矿井防灾减灾能力具有重要的实践指导意义。
二、矿井深部地质环境分析矿井深部的地质环境是复杂多变的，其特点主要体现在构造应力、地温、水压等多个方面。
随着矿井开采深度的增加，这些环境因素对矿井生产安全的影响日益显著。
矿井深部的构造应力环境是影响裂隙发育和岩溶富水规律的重要因素。
由于地壳运动的影响，深部岩层往往发育有大量的断裂和褶皱，这些构造形态为地下水的运移和聚集提供了有利条件。
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。
两种突水系数计算公式的比较
两种突水系数计算公式的比较
张荣华
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2012(024)007
【摘要】《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》和《煤矿防治水规定》中各给出了一个突水系数计算公式,分别称为公式(1)和公式(2).比较发现,两个计算公式在参数的选择、规定的正常块段的临界突水系数、安全系数、使用的方便程度4方面是不同的,并逐一进行了分析.然后以山西省临县新民煤矿1井田9号煤层的开采为例,进行了突水系数的计算.结果表明,采用公式(1)计算出的突水系数大于采用公式(2)计算出的突水系数；采用公式(1)计算,井田范围内9号煤开采全部处在带压开采临界区内；采用公式(2)计算,井田南部有一部分范围9号煤开采处在带压开采安全区内,井田北部大部分范围9号煤开采处在带压开采临界区内.最后指出,在计算突水系数时,水文地质条件简单、含水层富水性较弱、补给条件差的矿区,选择公式(1)；水文地质条件复杂、含水层富水性较强、补给条件好的矿区,可以选择公式(2).
【总页数】4页(P44-47)
【作者】张荣华
【作者单位】山西省煤炭地质148勘查院,山西太原030053
【正文语种】中文
【中图分类】TD745
【相关文献】
1.突水系数计算公式的演变及实验研究 [J], 田干
2.基于突水系数的范各庄矿12#煤底板突水机制研究 [J], 徐斌;吴诗勇
3.两种常用换热系数计算公式的比较和应用 [J], 刘彦丰;郝润田;高建强
4.突水系数计算公式参数选取及实例分析 [J], 吴瑞芳
5.煤层底板突水系数计算公式的探讨 [J], 段水云
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
底板突水危险性评价研究进展
底板突水危险性评价研究进展底板突水是煤矿开采过程中常见的一种事故类型，严重威胁矿工的安全。
为了预防和应对底板突水事故，需要进行全面的危险性评价。
本文将对底板突水危险性评价的研究进展进行探讨。
一、底板突水的危害性分析底板突水事故会导致矿工被困、溺亡等严重后果，给煤矿生产秩序和矿工生命安全带来巨大威胁。
因此，对底板突水事故的危害性进行准确评估，可以为预测和防范该类事故提供科学依据。
二、底板突水的主要危险因素底板突水是多种因素共同作用的结果，主要危险因素包括煤层厚度、底板松软性、地应力分布、煤与底板的粘结性、地表地质条件等。
了解和分析这些危险因素对底板突水的影响，可以有针对性地制定相应的防控措施。
三、底板突水危险性评价方法1. 数学模型法数学模型法是一种常用的底板突水危险性评价方法，通过建立数学模型对底板突水的概率进行计算，以实现对潜在危险性的预测。
该方法具有较高的准确性和预测能力，但对数据的要求较高。
2. 统计分析法统计分析法是一种基于历史数据进行评估的方法。
通过对过去底板突水事件的数据进行分析和统计，得出底板突水的概率和危险性等指标。
该方法适用于有充足历史数据的煤矿，但对于新建矿井或者历史数据较少的煤矿不适用。
3. 综合评价法综合评价法是将数学模型法和统计分析法相结合的方法，综合考虑各种因素对底板突水危险性的影响。
通过权重分配和指标评分的方式，将各个因素综合考虑，得出综合评价结果。
该方法在实践中得到广泛应用，并取得了较好的效果。
四、底板突水危险性评价的优化方法为了提高底板突水危险性评价的准确性和实用性，研究者们不断提出新的优化方法。
1. 数据挖掘技术数据挖掘技术可以从海量的数据中挖掘出隐藏的规律和关联性，对底板突水危险性评价提供有力支持。
通过分析历史数据和实时采集的数据，可以发现底板突水的规律和趋势，为预测和防范提供科学依据。
2. 人工智能算法人工智能算法如神经网络、遗传算法等也被应用于底板突水危险性评价中。
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)。
14-基于岩石工程系统的煤层底板突水机制
97
中国煤炭期刊网
总第 141 期
煤矿开采
2018 年第 2 期
阵，顺时针方向表示元素间作用的主动与被动状 态。典型的应力应变二元相互作用的矩阵如图 1 所 示。
图 1 应力应变矩阵
应力和应变处于主对角线上，是矩阵中互相作
用的元素。以应变作为自变量，应力作为因变量
x21
x22
…
x2n
+
f
21
0
…
f2n
=
xn1 xn2 … xnn fn1 fn2 … 0
x11
x12 + f12 … x1n + f1n
x
21
+
f21
x22
…
x2n
+
f2n
（ 4）
xn1
Abstract： In order to system description of coal seam floor water inrush interstifial flow and stress coupling principle，and interaction process matrix was introduced in，and optimal rock engineering system method was put forward，coal seam water inrush net system was built. The mainly diagonal elements of water inrush net included mining engineering，stress field，rock structure and interstifial flow field，system was classified as four functional zones，which is about engineering，disturbing effect of mining，interstifial flow，stress coupling matrix and water disaster synthetic control and so on. The studying results showed that some paralleled and time variation influence that induced by mining were inducement of water inrush，water channel formation and evolution was process of interstifial flow stress coupling process，different floor rock structure different water inrush principle，and floor water disaster control should synthetic consider different factors influence，and rational disturbing should be added in ＲES network. The results could referenced for complex water disaster control. Key words： rock engineering system； coal seam floor water inrush； interstifial flow stress coupling； water disaster control
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。
突水系数法在王家沟煤矿底板突水评价中的应用
从上述两式中可 以看 出， 在其他条件不变 时， Ｐ 惯 性 与Ｃ ２ ／ ３ ． ￣ （ ） 成正 比 ， Ｐ 黏 性 与 ｃ ｌ ／ ２ ｘ ｄ Ｕ 成 正 比 。 当浓 度
矿物颗粒在螺旋分选机 中是 以粒群形 式存在的 ， 其比单个颗粒在螺旋分选机 内的受 力情况 更加复杂 ， 还需要考虑到颗粒间的相互碰撞、 摩擦等 因素。另外 水流 的流 态也 会发 生变 化 ， 固 体颗 粒 的 加入 ， 会减 弱 水 流的紊流程度 。粒群在流膜 中的运动形式主 要表现为 以下两个方面 ： 一方面是悬浮 ， 在泥沙运动学中前者称 为悬移质运动。二是沿底面滑动或滚动 ， 称为推移质 运 动 。其 中粒 群沿 底面 滑 动 的原 理 与单 个 矿粒 沿底 面 滑动的原理是相似的， 不过 对极 细的矿泥 还要考虑矿 粒间的黏结力和矿粒 与底面的附着力的作用。粒群在 流膜 中悬浮除 了水 流作用外 ， 还有颗粒层 间剪切产生 的分 散压 （ 斥力） 。 根据最小应力原则 ， 任 何受到应 力的物体具有将 其结构重新排列 ， 来释放这个应 力的趋势 。当悬浮液 中固体颗粒连 续受到剪切时 ， 垂直 于剪 切方向将产生 种分散压 ， 使颗粒具有向两侧膨胀的倾向， 以降低切 应力。分散压的大小达到使相 当一部分的运动颗粒在 分散压与重力间平衡 ， 保持悬浮状态。这 就是拜格诺 提出的颗粒层 间剪 切松散原理 ， 它较正确地解释 了层 流中大量颗粒能保持悬浮的原因。 拜格诺通过试验提 出计算分散压 的计算 公式 ， 见 式 ３—２ ４ 、 ３—２ ５ 。认为分散压 Ｐ主要是固体浓度 入 为线性浓度 ， 即颗粒直径与颗粒间径向平均分离距离
一
增加时 ， 分散压会 随之 增加。但 当容积浓度在 小范围 内变化时 ， 对矿浆 的黏度 及颗粒在矿 浆内的颗 粒碰撞 概率影响不大 ， 分散压上升的幅度也不明显 ， 即对整个 分选过程影 响不大 。当容积浓度大幅增加时 ， 分散压 随之出现较大的增 加。且 当浓度增加 到某一范 围时 ， 颗粒在矿浆中的存在形式发生变化。由于黏度大 的原 因， 一些颗粒会黏结成团运动 ， 会破坏颗粒按 比重分层 的过程 ， 明显 降 低液流 的 环 流对 矿 物 颗粒 的作 用 ， 选 别 次数大幅降低 ， 对分选过程产生不利影响。
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.。
运用阻水厚度法和突水系数法评价底板突水危险性
关键词
中 图分 类 号 Ｔ ７ ５ ２ Ｄ ４ ． １
Ｅｓｉ ｔ ｈｅ ｆ ａ ｎ ｓ ｆ ｗａ ｅ ｕ ｓｉ ｎ ｓ ａ ｏ ｒ ｔｍａ ｅ ｔ ａｔ ｌ ｅ ｓ ｏ ｔ ｒ ｂ ｒ ｔｎｇ ｉ ｅ ｍ ｆ ｏ ｌ ｉ ｔ ｔ ｒ ｂｌ ｃ ｎｇ ｔ ｉ ｋ ｓ ｔ ｄ ａ ｔ ｒ ｂｕ ｓ ｉ ｇ ｃ ｅ ｃ ｅ ｅ ｈｏ ｎ ｈｅ ｗａ ｅ ｏ ｋｉ ｈ ｃ Ｎｅ ｓ ｍｅ ｈｏ ｎｄ ｗａ ｅ ｒ ｔｎ ｏ ｆ ｉ ｎｔｍ ｔ ｄ ｉ
３ 济 阳煤矿简 介
济 阳煤矿位于黄河北 煤田济阳预测 区浅部 。在煤
图 １ 下三带分布 示意 图
矿 １ 煤开采过程 中， ０ 下部 的四灰 、 五灰含水层 和徐灰 、 奥灰含水层均为 富水性 中等 的区域性含 水层 ， 因赋 存 范 围广 、 厚度大 ， 特别是 奥灰 的古岩溶 较发 育、 静储 存 水量大 ， １ 对 ０煤层开采 的安全威胁较大。
Ｚ ａ ｇＹｅ—ｚｉ Ｗｅ ｉ ｈｎ ｈ ， ｉ ｕ—ｃ ｕ ｎ Ｊ ｈａ
（ ｏｅｅｏ ｅｌ ｙＳｉ ｃ ｎ ｎｉｅｒ ｇ， ｈｎ ｏｇＵ ｉ ｒｔ ｆ ｃ ｎｅａｄＴ ｃｎ ｌ ｙ ｉｇ ａ ｈｎｏ ｇ，６５ ０ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｏ ｇ ｃ ｎｅａｄＥ ｇ ｅ ｎ Ｓ ａｄｎ ｎｖ ｓｙｏ ｉ ｃ ｅｈ ｏ ｇ ，ＱｎｄｏＳ ａｄｎ ２ ６ １ ） ｌ Ｇ ｏ ｅ ｎ ｉ ｅｉ Ｓｅ ｎ ｏ
ｆ ｍ Ｘｕｉ ｈａ ｇｌ ｓ ｎ ｎ ｒｏｉｉ ｍｅｔ ｅｂ ｓ ｇｔｅｗ ｔ ｌｃｉｇｔｉｋ ｅｓ ｔｏ ｏ ‘ ｏ ｎＷ ｔｅＺ ｎｓ ｔｅｒ ｎ ａ ｒ ｕｓ ｎ ｒ ｊ ｚｕｎ ｍｅｔ ｅａ ｄＯｄ ｖ ａ ｌ ｓ ｎ ｙｕｉ ａ ｒ ｏｋｎ ｃ ｎ ｓ ｍｅ ｄｆ ｍ ‘ ｗ ｈ￣ ｏ ｅ’ ｈ ｏ ａｄｗ ｔ ｒｉｇ ｏ ａ ｉ ｏ ｅｎｉ ｏ ｎ ｈ ｅｂ ｈ ｈ ｒ Ｄ ’ ｙ 斜ｌ 撼晨 技
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。
突水系数法评价煤层底板突水危险性的临界值探讨
突水系数临界值Ｔ ，（ Ｐ／ ｓ Ｍａ ／ ｍ）
图 １ Ｔ ， 临 界值 变 化 预 测 准 确 率走 势 图 ｓ随
１０ ０ ９ ０
— —
、
一
＼
．
．
八
—／
、 瓣器 磊
／
／
∞ ∞ ∞ 加 ∞∞ ∞ ∞ 加 ｍ Ｏ
＼＼ ＼
＼
Ｉ
／
／
表 １２ 、 中突水系数计算公式为 ：ｓ ＰＭ， ＝ Ｔ。 ／ ２ ＝ Ｐ（ ｈ ／Ｍ— ｏ式 中 ， 。 为突水 系数 ， ａ Ｐ为 、 ： ＭＰ／ ｍ； 作用于工作面底板上的水压值 ， Ｐ ； Ｍ ａＭ为煤层底 板 至 含 水 层 顶 板 距 离 ，Ｉｈ 为 底 板 矿 压 破 坏 深 Ｉ； Ｔ
要 ］ 突水 系数 法 因其 数据 易得 、操 作 简便 等优 点在 我 国各 地煤 矿评 价底 板 突水危 险性 中被广 泛使 用 ， 多 学者也 对其 计算公 式进 行 了深入研 究和优 化 。而 突水 系数 临界 很 值 研 究 尚不够 深入 ， 多是 凭经验 获得 。本 文从 数理 统计 的 角度 出发 ， 集一 些 突水 收 工作 面和安 全 工作 面的 突水 资料 ， 其进 行数 理 统计分 析 ， 出突水 系数 临界值 越 对 得 大 ， 突水 工作 面预 测准确 率越 低 、 全 工作 面预 测 准确 率越 高的 关 系 ， 煤矿 防 而 安 为 治水 工作 提供 了一 个研 究思路 。 ［ 键词 ］ 突水 系数 ； 关 临界值 ； 理统 计 数 ［ 中图分类号］Ｔ ７５［ Ｄ ４ 文献标识码 】Ｂ ［ 文章编号 ］１７ ＿ ４ （ １） ６ ３ ６２９ ３ ００ ２ ０ ４ ９ ２ ｏ
值 ， 以确定煤 层底板 水压 的安全 水头值 。 藉
突水系数法在矿井底板突水评价中的应用
突水系数法在矿井底板突水评价中的应用地质工程-刘强强1.前言煤层底板突水的机制非常复杂，预测预报困难，为了预测煤层底板突水，我国矿山科技人员进行了大量的试验和研究，提出了很多理论和学说，其中突水系数理论在分析预测煤层底板突水方面得到了广泛应用，在评价煤层底板突水危险性中发挥了重要作用。
从20世纪60年代起，我国矿山科技人员在科研和生产实践中，以大水矿区矿井实际突水资料为基础，综合分析研究煤层底板突水状况，提出了突水系数公式，并在实践中不断深入研究探讨，使突水系数公式不断得以改进，每一次的改进都基于模拟试验结果和实际开采资料 并逐渐克服之前公式的不足。
突水系数公式历经了近年的探讨研究和改进，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 采用改进的突水系数公式进行突水系数计算并用其进行带压开采预测及分区，分区的安全性均高于初期突水系数公式。
2.规范中的突水系数公式由国家技术监督局发布,1991年10月1日起施行的《矿区水文地质工程地质勘探规范》( GB12719-91)规定的计算公式为公式：PP T M C =- （1） 对临界突水系数作如下规定: 就全国实际资料看,底板受构造破坏块段突水系一般不大于0.06MPa/m,正常块段不大于0.15MPa/m 。
由国家安全生产监督管理总局发布, 2009年12月1日起施行的《煤矿防治水规定》规定的计算公式为公式P T M= （2） 对临界突水系数作如下规定: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0.06MPa/m, 正常块段不大于0.1MPa/m 。
式中T-突水系数,MPa/m; p-底板隔水层承受的水头压力,MPa;M-底板隔水层厚度,m 。
2.突水系数的演变历史20世纪60年代，我国矿山科技人员分析研究了大量的生产煤矿突水案例，从中筛选出含水层水压和隔水层厚度2个主要因子，提出了突水系数的概念，并建立了最初的突水系数 公式( 以下简称初期公式) :/T P M = （3） 初期公式考虑了水压与隔水层厚度对底板突水的影响，但没有考虑在煤层开采条件下矿山压力对底板扰动破坏的影响问题。
突水系数法在煤层底板突水危险性评价中的应用
突水系数法在煤层底板突水危险性评价中的应用发表时间：2017-09-18T16:42:18.400Z 来源：《基层建设》2017年第13期作者：付辉[导读] 摘要：通过分析采区内钻孔揭露的静水位标高、单位涌水量、渗透系数和1#煤有效隔水层厚度，计算1#煤底板突水系数，以突水系数作为带压开采安全与否的计算指标。
中国矿业大学（北京）北京 100083 开滦（集团）蔚州矿业公司崔家寨矿河北张家口 075700摘要：通过分析采区内钻孔揭露的静水位标高、单位涌水量、渗透系数和1#煤有效隔水层厚度，计算1#煤底板突水系数，以突水系数作为带压开采安全与否的计算指标。
根据南留庄矿四采区1#煤突水系数计算结果，绘制采区突水系数等值线及带压开采安全性分区图，可以为四采区1#煤设计开采提供较高的技术指导。
关键词：隔水层厚度；突水系数；底板破坏深度1、前言凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的、增加吨煤成本，使矿井局部或全部被淹没的矿井水，都称为矿井水害。
煤矿水害是与瓦斯突出、粉尘爆炸、顶板冒裂、火灾等并列的五大灾害之一，其严重程度仅次于瓦斯列第二。
长期以来，因为煤矿水害而造成的国家和人民生命财产及经济损失极为惨重。
本文以南留庄矿四采区为例论述了利用突水系数法如何评价煤层底板突水危险性，对于本矿四采区的防治水工作具有一定的借鉴意义。
2、矿井概况开滦（集团）蔚州矿业公司南留庄矿自1995年建成投产以来，已有14年的开采历史，现已形成年产30万吨的生产能力。
主采煤层为侏罗系中下统下花园组的1#煤，随着矿井持续开采，目前仅剩最后一个采区四采区，由于其它采区在巷道施工和采煤过程中已发生1#煤底板奥灰水突水事件10次，四采区又位于井田南部奥灰含水层强径流带附近，同样面临奥灰底板突水的危险。
为保证煤层的安全回采，必须开展四采区奥灰底板突水危险性评价工作，以实现井田的安全开采，保证煤炭企业的可持续发展。
3、1#煤底板突水系数分析我国煤炭系统一直将判别突水与否的突水系数临界值作为划分煤炭资源是否受水害威胁的标准。
深部煤层底板突水危险性评价方法的研究
深部煤层底板突水危险性评价方法的研究黄忠福【摘要】针对井下煤矿深部煤层开采过程中受到突水危险影响的情况,对突水的影响因素进行了研究.煤层底板下层含水层的富水程度和隔水层防水能力是影响突水发生的重要因素,伴随着开采的深入危险程度就逐渐增加.结合某煤矿深部煤层情况,运用突水系数法、数值模拟法及层次分析法三种方法对深部煤层的底板突水危险性进行评价,结果表明运用不同的突水危险评价方法,得出的结论也不同,突水系数法和层次分析法判别为有突水危险,另一种方法判别为安全,综合分析得出此深部煤层发生突水危险可能性较大.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P86-88)【关键词】深部煤层;底板突水;危险评价;MATLAB【作者】黄忠福【作者单位】大同煤矿集团轩岗煤电有限公司,山西轩岗 034114【正文语种】中文【中图分类】TD745.2煤矿开采是我国主要的能源经济之一，其开采安全直接关系到工人的生命安全及煤矿企业的经济效益。
长期以来由于我国对煤炭资源消费的过度依靠，煤矿开采存在很多粗放不合理的开采，造成很多浅表煤层的资源浪费[1]。
近年来我国煤矿开采大多为深部煤层开采，开采难度主要为复杂恶劣环境影响下的安全保障，其中煤层底板突水危险是主要的威胁之一。
虽然煤矿装备水平不断提高，但仍旧无法完全抵抗突水危险[2]。
复杂多变的煤层地质条件使得防水工作难度增加，煤层底板下层含水层的富水程度和隔水层防水能力是影响突水发生的重要因素，伴随着开采的深入，距离含水层越近，危险程度就逐渐增加[3]。
井下开采防水工作的重点就是对深部煤层底板突水危险性的研究，因此对煤层底板突水危险性的评价方法就变得尤为重要。
本文结合某煤矿深部煤层情况，运用突水系数法、数值模拟法及层次分析法对深部煤层的底板突水危险性进行评价，在综合分析的情况下对煤层的突水危险作了科学的判断。
1 突水系数法分析突水系数法是当前煤矿评价底板突水情况的一个常用依据，它将突水系数T作为开采情况下煤层防水的一个指标，将此系数与突水危险临界值T0进行对比，当不超过T0值时，表明煤层底板隔水层能承受地下水压，此时煤层基本不会发生突水危险，而当突水系数超过临界值T0时，就有可能发生突水危险。
煤矿安全隔水层厚度和突水系数计算公式
煤矿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p p 224)8(K L p K L L t γγ-+= (4-1)式中 t --安全隔水层厚度，m ；L --巷道底板宽度，m ；γ--底板隔水层的平均重度， MN/m 3；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Mp T = (4-2) 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 。
附录五 安全水头压力值计算公式一、 掘进巷道底板隔水层t L t K p γ+=22p 2 (5-1)式中 p ——底板隔水层能够承受的安全水压，MPa ；t ——隔水层厚度，m ；L ——巷道宽度，m ；γ——底板隔水层的平均重度，MN/m 3； K p ——底板隔水层的平均抗拉强度，MPa 。
二、采煤工作面M T p s = (5-2) 式中 M --底板隔水层厚度，m ；p --安全水压，MPa ；T s --临界突水系数，MPa/m 。
T s 值应当根据本区资料确定，一般情况下，在具有构造破坏的地段按0.06 MPa/m 计算，隔水层完整无断裂构造破坏地段按0.1 MPa/m 计算。
附录六采掘工作面水害分析预报表和预测图模式一、采掘工作面水害分析预报表附表6-1 采掘工作面水害分析预测表注：水害类型指地表水、孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空水、断裂构造水、陷落柱水、钻孔水、顶板水、底板水等。
二、水害预测图在矿井采掘工程图（月报图）上，按预报表上的项目，在可能发生水害的部位，用红颜色标上水害类型符号。
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。
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。
基于突水系数的煤矿底板突水危险性评价系统——以山西太原西山煤田古交矿区为例
基于突水系数的煤矿底板突水危险性评价系统——以山西太
原西山煤田古交矿区为例
严大思;奚砚涛;潘玲玲
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2010(022)004
【摘要】通过对煤矿底板突水系数评价系统总体框架的介绍,并以山西太原西山煤田古交矿区为例,阐述了钻孔数据库的建立与查询系统的生成,着重说明了等值线的绘制过程,然后结合大量抽水试验数据,自动生成底板含水层等水压线和底板隔水层等厚线图,最后利用GIS叠加分析功能,根据突水系数的计算公式,生成了突水系数图.根据突水系数图的分析,划分出矿井底板的突水危险地区,对矿井防治水有一定的帮助.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】严大思;奚砚涛;潘玲玲
【作者单位】中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TD745
【相关文献】
1.豫西郭村煤矿底板突水因素分析及突水危险性分区 [J], 任金武;王锐涛
2.岩溶充水矿区煤层底板突水危险性评价方法探讨——以山东新驿井田为例 [J], 石怀虎;白维灿;程英好
3.矿井巷道钻孔注浆治理煤层底板突水实录--以治理新安石寺煤矿煤层底板突水为例 [J], 夏含峰
4.岩溶充水矿区煤层底板突水危险性评价方法探讨——以山东新驿井田为例 [J], 石怀虎;白维灿;程英好
5.论煤田滑动构造与底板突水的关系——以肥城矿区为例 [J], 孙立进;刘明雷;施龙青
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 富水性指数法[J].煤炭学报,2011,36(7):1124-1128．[3]樊振丽,武㊀强,孙晓宇．梧桐庄矿多含水层底板突水危险性评价[J].煤矿开采,2011,16(5):89-93．[4]刘㊀钦,孙亚军,徐智敏．改进型突水系数法在矿井底板突水评价中的应用[J].煤炭科学技术,2011,39(8):107-109．[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):68-70,90．[6]樊振丽,胡炳南,申宝宏．煤层底板采动导水破坏带深度主控因素分析[J].煤矿开采,2012,17(2):5-7．[7]聂伟涛．突水系数法评价煤层底板带压开采的局限性[J].山西焦煤科技,2013(10):67-69．[8]乔㊀伟,李文平,赵成喜．煤矿底板突水评价突水系数-单位涌水量法[J].岩石力学与工程学报,2011,39(8):107-109．[9]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．[10]王作宇,刘鸿泉．承压水体上采煤[M].北京:煤炭工业出版社,1993．[11]武㊀强．矿井水灾防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,2002．[12]武㊀强,金玉洁．华北型煤田矿井防治水决策系统[M].北京:煤炭工业出版社,1995．[13]樊振丽．煤矿陷落柱水害特征与防治技术研究[J].煤炭工程,2011,43(8):93-95．[14]天地科技股份有限公司．山西柳林金家庄煤业有限公司下组煤开采底板突水危险性评价报告[R].2017．[15]王计堂,王秀兰．汾源井田主采煤层底板突水危险性分析[J].资源与产业,2012(2):133-137．[16]齐庆新,潘一山,舒龙勇,等．煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构[J].煤炭学报,2018,43(7):1801-1810．[17]樊朋飞．疏水降压技术在西坡煤矿水害防治中的应用[J].山西煤炭,2018(1):23-27．[18]杨延文．霍州煤电庞庞塔煤矿矿井充水条件及突水危险性评价[J]．内蒙古煤炭经济,2018(11):108-110,69.[19]陈㊀超,宋正宇,石小蒙．张双楼矿区9#煤层底板突水危险性分析及防治[J].中国煤炭,2012(4):103-106．[20]常海雷．奥灰顶部相对隔水性及其在底板突水评价中的应用[J].中国煤炭,2018(8):131-135．[21]李宏杰,马㊀君,姜㊀鹏,等．准格尔煤田岩溶水文地质特征及水害防治技术[J].煤矿安全,2018(9):246-251．[22]李金松．导水裂隙带影响下的煤层稳定性及安全开采措施研究[J].山东煤炭科技,2018(8):153-155,162．[责任编辑:徐乃忠]39。