承压含水层上采煤
煤矿特殊开采方法题目
煤矿特殊开采方法题目特殊开采方法习题及答案单选题1.引起矿区内地表移动与变形，并导致地面建筑物破坏的主要原因是（C）。
A.掘进作业B.地震C.地下开采D.地下水位下降2.积聚在江、海、河、湖、水库、沼泽、水渠、坑、塘和塌陷区中的水统称为（B）。
A.地下水B.地表水C.矿井水D.大气降水3.按照水体的类型、流态、规模、赋存条件以及水体的允许采动程度，将地下开采影响水体的采动等级分为（C）。
A .一个 B.二个 C.三个 D.四个4.当底板含水层上部存在承压水导升带，则底板安全煤岩柱高度应大于或等于阻水带厚度、承压水导升带高度和（D）。
A.隔水带深度之和B.原岩带厚度之和C.裂隙带厚度之和D.导水破坏带深度之和5.为防止底板承压水沿断层面进入煤层，断层两侧需留设（D）。
A.区段煤柱B.阶段煤柱C.境界煤柱D.防水煤柱6.跨落上行顺序开采时，在层间距较近的条件下，下煤层中开采技术应采用（D）。
A.长壁开采B.短壁开采C.留煤柱开采D.无煤柱开采7.当强制放顶工作在工作面上、下端头及中部位置，并与采煤工作同步进行时，称为（B）。
A.预先爆破强制放顶法B.同步爆破强制放顶法C.一字形强制放顶法D.台阶式强制放顶法8.通过钻孔向顶板注压力水，一方面起软化作用，另一方面对顶板有（B）。
A.加固作用B.压裂作用C.卸压作用D.离层作用9.反映地表移动和变形程度的一项重要参数是（C）。
A.主要影响半径B.主要影响角C.最大下沉值D.移动速度10.开采影响可能会波及到地表，引起地表下沉，一般情况下，当采煤工作面距开切眼的距离达到平均采深的（B）。
A.1/8~1/4B. 1/4~1/2C.1/2~2/3D. 2/3~111.我国水力充填的大部分是利用水的自然压头，一般充填倍线控制在（C）。
A .2以下B 4.以下 C. 6以下 D. 8以下12.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程将煤层之下的承压水采动等级划分为（A）。
煤矿承压水上安全开采技术研究
煤矿承压水上安全开采技术研究摘要本文以某矿区为调研对象，研究其承压水上安全开采技术，这一过程对其区域水文地质条件进行了调研，发现其初期突水频率较大，且突水标高异常；同时对其承压水上踩动出现的突水原理进行分析可知，一旦超过承压临界值便会产生底板破裂风险。
据此，对其煤层底板损伤、断裂情况进行解析发现，当其含水层水压较高时，其突水指数大于0.06MPa/m，势必不符合开采条件。
如此，借助煤底层注浆改造技术，实现其煤矿承压水上开采安全性能的提升，结果显示：选取的6个注浆孔中有4个取得了良好的阻水效能，这为矿区承压水上开采提供了依据。
1区域水文地质条件某矿区处在平原部位，整体呈三角状隆起状，其西部与西北部的落差已超过3千米，且出现断层，北部与东北部的落差为300~1100米；断层均具有隔水性，其地下的变质岩也具有隔水作用。
具体地形详见下图1所示。
图1矿区水文地质图该区域发展至今，主要的涌水量、突水频次、突水标高、突水源详见如下描述。
对其涌水量进行分析可知，1000m³/h的涌水量占比为8.33%，涌水量在500~1000m³/h的占比为7.97%，涌水量在100~500m³/h的占比为42.49%，涌水量在50 ~ 100m³/h的占比为15.33%，涌水量在50m³/h以下的占比为25.88%，具体数据详见下图2所示。
其中2008年9月23日，其最大涌水量达到2300m³/h。
图2涌水量情况对其突水频率进行调研发现，近年来，其突水频率呈现波动性趋势，其中2000年以前的突水频次占比已超过70%，2000年以后的占比约为30%，详见下图3所示。
据统计结果表明，某矿井开采每一层的初期突水频次较大，随着疏水降压，突水频次亦会逐渐降低。
图3突水频次对其突水标高进行统计发现，标高超过-50米以上的占比为18.33%，标高在-51～-100米之间的占比为31.59%，标高在-100～-150米之间的占比为23.49%，标高-150～-200米之间的占比为百分之8.33%，标高在-200米以下的占比为18.26%，如下图4所示。
水体下承压水上采煤的理论依据
“上三带”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。
1、三带的形成213p1-2（1）垮落带不规则垮落带，呈杂乱堆积；规则垮落带，岩块堆积排列较整齐，似层状断块碎胀性：1.3~1.5，体积增大；碎胀系数的选取导水：水、水砂和泥浆容易通过 高度 :覆岩为极坚硬岩层公式 （2）断裂带，曾称做裂隙带 裂隙带（左右断裂，上下离层）弯曲，整体断裂，大致垂直于层面的裂隙，离层一般导水，又称导水断裂带。
（一般将垮落带、裂隙带称为导水裂隙带）厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小。
（3）弯曲带断裂带之上至地表，又称弯曲下沉带或整体移动带，保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。
隔水，岩性较软时，隔水性能更好。
采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和弯曲带上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地边缘往往要出现张裂隙，其深度约3~5m，一定深度后闭合消失。
浅部无弯曲下沉带充填开采无垮落带2、垮落带与断裂带的高度垮落带与断裂带的高度所谓覆岩破坏规律，在研究水体下采煤问题时主要就是指导水裂缝带的分布形态和最大高度。
影响覆岩破坏规律的因素有许多，其中有些因素的影响可以定量地描述，有些只能定性地加以说明。
（1）主要影响因素覆岩力学性质和结构特征顶板坚硬，两带高度较大，之和可达18~28倍采高顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的9~12倍。
覆岩破坏高度与覆岩力学性质密切相关。
但是，要想全面考虑变形特性和强度特性等力学性质对覆岩破坏的影响是极为复杂和困难的。
因此只能把问题简化，主要考察岩石的强度性质律的影响。
如果采区上覆岩层为脆性岩层，受开采影响后很容易断裂，所以覆岩破坏高度大。
高承压含水层上煤层安全开采技术探讨
基 金 项 目 ：山东 省 沉 积 成 矿 作 用 与 沉 积 矿 产 重 点 实 验 室 开 放 课 题
资 助 （ 号 ： Ｄ Ｍ２ １１ ） 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 （ 号 ： 编 ＭＳ ０ ０ ２ ； 编 ４ ０ ２ １ ） 国家 自然科 学 基 金 重 点 项 目资 助 （ 号 ：５ ０４ ０ ） １７ ２ ２ ； 编 １ ３０ ３ ；
ｗ ｅ ｅ ｎ ｅ ｓｂｌ ｄｅ ｈ ｏｒ ａ ｉ ｎｇ ａ ｔ ｉ～ ａ ｔａ ｉ ｎｇ ｗａｓｐｕ ｏ ｗａ ｄ． Ｓｅ ｏｎ ｙ，ａ ｃ ｄｉｇ ｏ ｒ ｏｔｆａ ｉ ｅ ｕｎ ｒｔ ｅ ｎ ｍ ｌｍ ｎｉ ｎｄ ｓ ｒｐ ｐ ｒ ｉｌｍ ｎｉ ｔｆ ｒ ｒ ｃ ｄｌ ｃ ｏｒ ｎ ｔ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ｈｉ ｈ ｃ ｎ ｉ ｅ ａ ｉ ｅ ｇ ｏ ｆ ｎ ｄ ｑｕ ｆ ｒ； ｓ ｒ ｐ ｐａ ｔａ ｍ ｉ ｎ ｔｉ ～ ｒｉｌ ｎｉ ｇ； ｄ ｏｗｎ ｔ ｅ ｚ ｅ ｈｒ ｅ ｏｎ ｓ； ｍ ｉ ｗｉ ｔ ｎｅ ｄ ｈ； ｃ ａ ｏｌ
ｐｉｌｒ ｗｉ ｈ ｌａ ｄｔ
防治 措 施 。首 先 分 析矿 井 地 质 、水 文 地 质条 件 ，认 为 正 常 开 采 条 件 下 底 板 注 浆 、疏 水 降 压 可 行 性 较 差 ， 选 择 条 带 开 采 力法 ；然 后 ，根 据 相 关 “ 程 ” ‘ 规 ，以 “ 三 带 ” 理 论 为 指 导 ，综 合 考 虑 隔 水 层 真 实 厚 度 、 下
小 断 层 ，落 差 在 ０ ３ 左 右 。 研 究 区 一 ９ ０ 标 高 ～ ｍ ０ｍ 岩 浆 岩 较 发 育 ， 东 部 在 ４ 号 、４ １ ７号 钻 孔 、三 节 西
一
上 山 、下 山处也 揭 露 岩 浆岩 发 育 。该 区 １ ０ ． ｍ， 除 深 部 被 火 成 岩 局 部 侵 蚀 和 局 部 变 薄 外 ， 全 区 大 部 分 可 采 ， 可采 系 数 ７ 。 ７ 影响 １ Ｏ煤 开 采 的 主 要 含 水 层 ， 主 要 为 徐 家 庄 灰岩 和奥 陶系 灰 岩 。徐灰 在 研 究 区 的浅 部 有两 层 ， 厚 度 从 １ Ｉ左 右 由深 部 向 浅 部 逐 渐 减 小 。深 部 徐 ０Ｉ １ 灰 只 有 一 层 ，厚 度 较 小 ，水 量 较 小 ，水 压 较 大 ，
承压含水层上煤层开采方法的研究及实践
探查孔 资料 ， 里段 徐上砂 岩含 水 ， 且越 接近徐灰其水 压 、 水量 与徐灰趋于一致 ， 其导高 １ —１ｍ， ０ ６ 而外段徐上砂 岩则基本无
水 。９６ ０ ３面在 推 采 １７ 时底 板 突水 ， １ｍ 最大 突 水 量 ６ｍ３ ０ ￣。工
的直接顶板。 四、 五灰含水层 裂隙较 发育 ， 富水性 以静储量为
增 加 １ｍ 左 右 。 ７
重威胁的 ９ １ 煤成为制约矿井发展的一大技术难题。 、０
ｌ 承 压含水层上 煤层 开采方 法的研 究
１ 对 ９ １ 开 采 充水 条 件 的分 析 ． １ －煤
ｊ１１ 含 水 层 ．．
隔水层 的岩性组合与底板突水 也有 密切的关 系。主要是 徐上砂岩原生裂隙和构造裂隙易使 徐上砂岩与徐灰发生水 力
煤矿 现 代化
， ● 一。 ● ｒ… ’● ● ●● ’●● ’●‘ ●● … ● 、● … 。 ● ‘● 一 －＿ ●● ‘ … ●● ●● 一 … ●● 一 ●●● ’ ● … ‘● ● … ｈ● 、●●● ． 一 ●●● ●● ｜ ●● ‘
并对 ９ １ １— 煤的开采构成威胁。 － 、０ １
（） ３ 本溪组徐家庄石灰 岩含水层 ： 徐灰在井 田内多发育两
层 ，上分层一般无 水 ，富水 主要在 下 分层 ，下 距奥灰 平均 １． ｍ ３ ４ 。徐灰含水层沉积稳定 ， ８ 其主要补给水源为底部奥灰含 水层 ， ９ １１ — 煤 的开采 构成 威胁 ， 对 － 、０ １ 是矿井安 全开采的重
联系 ， 减少了隔水层厚度， 了阻隔水能力。 降低 如一井 ９ ６ ， ０ ３面
开采下限标高 一 ２ ．ｍ， ３３ ２ 徐灰 突水 系数 ０ＩＭＰ ｍ。根据底板 ． Ｏ ￣
深部承压水体上煤层综合机械化开采技术实践
深部承压水体上煤层综合机械化开采技术实践姓名：XXX部门：XXX日期：XXX深部承压水体上煤层综合机械化开采技术实践潘西煤矿主采煤层为19层煤，该煤层在开采中长期受底板高承压水威胁，曾多次发生工作面底板突水事故，潘西煤矿在4196面奥灰富水性强、水压大的后四采区通过采用ZY2800/14/32型综采支架和采取多种疏排水措施克服奥灰水突水的严重威胁，实现了4196面的安全开采。
1工作面概况4196西面为-740m水平后四采区第六亚阶段，其上部为4195西面采空区，其下部为未采区。
工作面走向长度839m，倾斜长度142m，煤层倾角25，煤厚2.55m。
直接顶为灰色粉砂岩，钙泥质胶结，层理节理发育，性脆易碎易冒落；直接底板为砂质粘土岩，灰色到褐色，遇水膨胀，厚3.6m。
上顺槽为轨道顺槽，下顺槽为运输顺槽，皆沿19层煤布置，运输顺槽下部设有工作面疏水巷，专为工作面排水用，疏水巷沿19层煤布置，梯形断面，运输顺槽与疏水巷有8条联络巷连接，作疏水备用，本工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板，综合机械化采煤。
MG150/375－W型采煤机落煤、装煤，SGD630/264W型刮板输送机运煤，ZY2800/14/32掩护式支架支护顶板。
采高2.55m,循环进度为0.6m。
2工作面水文地质情况2.1工作面突水情况分析工作面主要的充水含水层为底板的五、六灰和奥灰，距19层煤间距分别为18.7、33、60m，五、六灰为直接充水水源、间接充水水源为第 2 页共 6 页奥灰，因采区位于矿井深部，五、六灰及奥灰赋水性变得十分不均匀，五、六灰主要以构造裂隙赋水，奥灰主要以古岩溶裂隙赋水，在破坏较强的构造带附近，存在上下相互连通的垂直裂隙通道，使奥灰各主要含水岩段相互连通，通过这些裂隙，奥灰水又补给了五、六灰。
目前，后四采区已回采了8个工作面，除4194东面外，其它工作面均发生了突水，突水量在180一900m3/h，突水初期水量一般较大，水位下降明显，最大水量持续时间短，从整个矿井突水水量及水位变化情况分析，井田内奥灰水应属半封闭型的有限补给边界条件，动水补给量小，因此进入后四采区的动水补给也不充分，但因为汇水面积大，奥灰水静储量大，造成最大突水量远大于正常涌水量，4196西主巷观测孔奥灰水压为5.2MPa，大于临界突水水压4.2MPa，因此该面具有突水危险。
ch6水体下与承压水上采煤
H 100M m 2.1M162.5
H 100M m 4.7M192.2
H 100M m 6.2M321.5
H 100M m7.0M631.2
覆岩破坏高度的计算
导水裂缝带高度计算(适用于倾角为0～54°的煤 层)
煤层覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互 层及厚煤层分层开采时，导水裂缝带最大高度均可选择下 表中给出的两种经验公式计算。
②一般开裂区。岩层未全部断开且层次完整，裂缝间连通性 较好，透水性一般，基本不透砂。该区如果波及水体会发生 透水事故；
③微小开裂区。岩层有微小裂缝，连通性不好，透水性微弱。 该区如果触及水体会增加矿井涌水量。
这3个区域的透水性是渐变的，其间并无明确的界线。人们常 根据钻孔观测时冲洗液漏失量的大小划定出它们的界线。
留设安全煤岩柱
留设防水安全煤岩柱 ➢在水体底界面至煤层开采上限之间所留设
的防止水体中的水溃入井下的煤和岩层块 段称为防水安全煤岩柱。 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。
留设安全煤岩柱
留设防水安全煤岩柱 ➢防水安全煤岩柱适用于下列情况：
a) 各种大型地表水体下采煤； b)各类地表水体和第四纪、第三纪松散含水层
影响覆岩破坏及其导水性的因素
1．覆岩力学性质和结构特征 2．采煤方法和顶板管理方法 3．煤层倾角 4．开采强度 5．时间因素 6．重复采动
0度
不
同 20度
煤
层
倾
角
围
40度
岩
破
坏
形
60度
态
图
煤
10度
30度
承压含水层富水区上覆煤层安全开采技术
承压含水层富水区上覆煤层安全开采技术【摘要】分析了矿区水文地质特征、影响突水因素，结合工程实例，提出了“通过地面注浆站集中注浆，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注浆，改变其富水性”的防治水技术。
【关键词】承压水；富水区；上覆煤层；注浆改造；安全开采1 前言肥城煤田位于鲁西断块，肥城断陷盘盆地内，为第四纪覆盖的全隐蔽式煤田，由于第四系底部发育一层隔水性能良好的粘土层，使第四系潜水及地表水对矿井充水无影响。
威胁矿井安全生产的主要是五灰（徐家庄灰岩）和奥灰（奥陶系灰岩）。
奥灰厚800m，岩溶裂隙发育，地表广泛出露，直接受大气影响降水补给，含水极为丰富。
动水量2.8×104m3/h。
上距本溪群五灰仅10～16m，五灰厚10m，含水丰富，由于受构造等影响，两含水层水位动态变化和水质都相似，水力联系密切实为一个含水体。
五灰之上20～35m为太原群底部的九、十层煤。
肥城煤田水文地质条件极复杂，太原群九、十层煤及部分七、八层煤受底盘五灰和奥灰承压水的严重威胁，全局可采储量中受水威胁达47%。
自66年以来，发生出水120余次，85年8月陶阳矿9507面突水17940m3/h，淹没中一井。
通过认真分析突水原因，在不断实践、认真总结经验教训的基础上，本着“主动治理水害，防患于未然”的防治水原则，逐步探索出“以预注浆改造五灰的富水性，上封导水裂隙，消除导高，加固煤层底板，下堵奥灰补给通道，切割水源，达到改造、加固、封源之目的的综合防治技术”。
有效地预防了工作面底板出大水，实现安全开采。
2 影响底板承压水突出因素分析采掘过程中，底板承压水突出是多方面因素综合作用的结果，根据肥城煤田历次突水情况分析主要有以下因素。
2.1矿山压力采矿过程中矿山压力对工作面底板具有严重的破坏作用，致使裂隙发生，导致出水，是承压水突出的诱导因素。
随着工作面推进，工作面底板任一断面，总是经历超前支撑压力而压缩，采后悬顶卸压膨胀，再后顶板冒落压实的再受压过程。
在承压水体上安全采煤问题
在承压水体上安全采煤问题引言在采煤过程中，如果遇到承压水体，会给矿井安全带来很大的威胁。
因为承压水体的存在会增加矿井的地质灾害风险，导致矿井发生塌陷事故的可能性增大。
因此，针对在承压水体上进行安全采煤是矿山管理的重要任务之一。
承压水体的特点承压水体是指压力超过大气压力的水体，通常存在于深水埋藏的煤层下方。
承压水体的特点可以总结为以下几点： 1. 高压力：承压水体的压力远远高于大气压力，对矿井的稳定性和安全带来巨大威胁。
2. 不稳定性：承压水体容易发生突然涌出、溃堤等情况，给矿井的工作面带来严重危险。
3. 水位变化大：由于承压水体的存在，水位会根据采煤工作面的移动而发生变化，增加了采煤面的安全隐患。
安全采煤的措施为了保障在承压水体上的安全采煤，矿山管理部门需要采取一系列的措施，包括以下几个方面：地质勘探在进行采煤作业之前，需要进行详细的地质勘探工作，包括探测承压水体的情况、水位变化范围等。
同时，还需要评估矿井地质的稳定性，以确定合适的采煤方式和采煤工艺。
安全防护措施为了保护采煤工人的安全，必须采取一系列的安全防护措施。
例如，设置水封帷幕、建立水位监测系统等措施可以有效地控制承压水体的涌入，以防止采煤工人遭受不必要的伤害。
强化安全管理加强对承压水体的监测和管理是保障安全采煤的关键。
定期进行水位调查和水体压力监测，及时发现水体变化和异常情况，并做好预警和预防工作。
同时，制定完善的矿井安全管理制度，严格执行各项规章制度，确保采煤操作人员的安全操作和个人防护措施的落实。
技术创新在承压水体上安全采煤的过程中，技术创新是提高安全性和效益的关键。
通过引进先进的采煤设备和技术，提高采煤效率和安全性。
例如，采用水平层次开采等创新技术可以有效地降低承压水体对采煤的影响。
人员培训提高煤矿从业人员的安全意识和操作技能是保障安全采煤的重要环节。
通过定期的安全培训和教育，增强采煤工人的安全意识和技能，提高应对意外事故的能力。
建筑物下水体下铁路下承压水体下采煤新技术
3.1.4.地表水平变形对建筑物的损害
地表水平变形对房屋的破坏作用很大， 尤其是拉伸变形。 由于房屋的抵抗拉伸能力远小于抵抗压 缩的能力，所以较小的地表拉伸变形就能 使房屋产生开裂性裂缝，砖砌体的结合缝， 房屋的结构点（如房梁）易被拉开。
我国众多矿区的开采实践表明，当地 表水平拉伸变形大于1.5mm/m时，在一般砖 石承重的建筑物墙体上就会出现细小的竖向 裂缝。
倾斜i (mm/m)
自然间砖墙上出现宽度1～2mm的裂缝 Ⅰ 自然间砖墙上出现宽度小于4mm的裂缝；多条裂缝总 宽度小于10mm 自然间砖墙上出现宽度小于15mm的裂缝；多条裂缝总 宽度小于30mm，钢筋混凝土梁、柱上裂缝长度 小于1/3截面高度；梁端抽出小于20mm；砖柱上 出现水平裂缝，缝长大于1/2截面边长；门窗略 有歪斜 ≤2.0 ≤0.2 ≤3.0
“三下一上”采煤技术
开采沉陷和覆岩破坏理论、计算分析、特殊开采技术、 地面建(构)筑物保护煤柱和水体保护煤柱设计等。
地表移动规律及建筑物下
采煤技术
1.地表移动及其特征
煤层开采后，覆岩产生移动、变形与破坏。随着 采空面积的增大，岩层移动的范围也会相应增大， 当采空区面积达到一定范国后，岩层移动范围发展 到地表，使地表产生移动与变形，这一过程与现象 称为地表移动。 地表移动稳定后，在采空区上方形成的沉陷区 域称为地表下沉盆地。 一般以10mm的下沉等值线作为下沉盆地边界。
1.1.地表移动盆地特征
一般呈椭圆形； 急斜煤层开采时,一般呈兜形或瓢形； 浅埋深开采时,地表可能会出现台价下沉盆地； 硬岩层浅部开采时,地表下沉盆地有时为切冒形； 图1-3所示为典型的倾斜煤层，矩形工作 面开采 后的下沉盆地：
呈椭圆形，在煤层走向方向上与开采中心对称。
05-承压含水层上采煤解析
底板破坏深度
h(m)
32 28 24 20 16 12 8 4 0
40 80 120 160 200 240 280 320 工作面斜长L(m)
p5-3
不同采煤方法的底板破坏深度
采煤方法及面 长
底板破坏深度 (m)
长壁 80100
m
1017
短壁 50m
3.57
条带 20m
2.53
房柱 15m×15m
35
注：依据数值计算结果
〔2〕底板阻水带
位于煤层底板采动 导水破坏带以下、 底部含水体以上具 有阻水力气的岩层 范围
kγH
h1 h2
h3
w
γH Ⅰ底板采动导水破坏带
Ⅱ 阻水带
kγH
Ⅲ 承压水导升带
此带内岩层照旧能保持连续性，确定厚度的底板阻水 带可以阻挡底板突水 也称为疼惜层带或完整岩层带
5、处理断层和陷落柱
突水与断层有关 ，特殊与多条断层穿插 有亲切关系
注浆加固 留断层和陷落柱煤柱
峰峰 76% 井陉 97% 淄博 70% 焦作 55%
带压开采时的技术措施
6、注浆加固底板，提高疼惜层强度
对于底板裂开带及薄层石灰岩含水层，通 过钻孔注浆，堵塞石灰岩溶洞，加固裂开 带和裂隙带，并封闭奥陶系石灰岩的补给 通道。
允许采取安全 措施后底板采 动导水破坏带 涉及水体，或 与承压水导升 带沟通，但防 水安全煤岩柱 仍能起到安全 阻水作用
底板弱 防水安 全煤岩 柱
二、水体上采煤防水安全煤岩柱设计方法
设计防水安全煤岩柱的原则是：不允许底板 采动导水破坏带涉及水体，或与承压水导升 带沟通
1、无导升带的正常底板
承压含水层带压开采安全技术措施
仅供参考[整理] 安全管理文书承压含水层带压开采安全技术措施日期：__________________单位：__________________第1 页共18 页承压含水层带压开采安全技术措施一、概况鹤煤五环分公司（原鹤煤五矿）属安鹤煤田鹤壁矿区，位于鹤壁矿区中部，开采二1煤层，井田范围浅部以二1煤层露头为界，深部以-600m 标高二1煤层底板等高线为界，北部以F20断层与三矿为界，南部以F40断层与六矿为界。
地层走向大致近南北，倾向东北，总体上呈一近似单斜形态，地面为新近系、第四系所覆盖。
1.地层五环分公司位于华北地层区山西分区的太行山小区和华北平原分区的豫北小区。
区内地层由老至新依次为太古界登封群，下元古界嵩山群，上元古界熊耳群、汝阳群与前震旦系，下古生界寒武系、奥陶系，上古生界石炭系、二叠系，中生界三叠系以及新生界第三、四系。
太古界与元古界多出露于煤田南的淇县境内，寒武系与奥陶系主要出露于煤田西及西南部山区，石炭--二叠系含煤地层在煤田均有赋存，三叠系仅隐伏于煤田北深部，新生界广泛覆盖在上述各地层之上。
2.煤层五环分公司井田含煤地层为石炭--二叠系，煤系地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组与下石盒子组，含煤地层总厚度517m，共含煤14层，煤层总厚度13.4m，含煤系数2.59%。
其中二叠系下石盒子组仅含煤线，含煤性较差；下二叠统山西组和上石炭统太原组含可采煤层，含煤性较好，是本区主要含煤地层，发育可采煤层1层（二1煤层），可采煤层总厚7.41m，可采系数为1.43%。
二1煤层（俗称大煤）为本区主要可采煤层，位于二叠系下统山西组的下部，层位稳定。
其顶板为黑色泥岩或砂质泥岩，老顶为灰色细～第 2 页共 18 页中粒砂岩，为本区良好标志层；煤层底板为泥岩或砂质泥岩，老底为灰色细～中粒长石石英砂岩。
二1煤层最大厚度10.12m（井下揭露），最小厚度2.23m（罗采孔），平均厚度7.41m，煤厚变异系数为28.21％，煤层可采性指数为100％，属稳定煤层（Ⅰd）。
3-3承压含水层上保水采煤技术-PPT文档资料
3.帷幕注浆截流技术
4.减少采动底板破坏深度 5.底板注浆加固技术 6.疏降底板水技术
承压含水层上保水采煤技术措施
矿井底板水文地质勘查
判别采动底板突水危险性
否 是否存在底板突水危险 是 隔离底板承压水体 疏降底板承压水体
底 板 承 压 含 水 层 上 安 全 煤 岩 柱 留 设
采煤工作面长度、采煤方法、煤层厚度、开采深度、顶 底板岩性及结构通过影响前支承压力而影响底板采动导水
破坏带深度。
四、承压含水层上采煤的理论依据
2.底板突水的“下三带”理论——底板采动导水破坏带
（1）采煤方法
采煤方法对底板破坏深度的影响主要表现在是增大还
是减小直接顶和基本顶的悬顶距和冒落面积。顶板悬顶 距越大，超前支承压力峰值越大，对底板破坏越严重。
4.矿山压力
初次来压或周期来压期间易突水 工作面后部采空区边缘附近易突水 开切眼附近底板易突水 工作面推进速度慢，工作面突然停止推进或在停采线处易 突水
区段或分带煤柱附近易突水
三、底板突水的影响因素
4.矿山压力
周期来压期间。煤体内的支承压力达到最大，对底板破 坏严重。 初次来压期间。煤体内的支承压力达到最大，对底板破
0 4 2
防止的方法不仅应使煤柱的宽度a符合要求，还应使由采掘 边界至导水断层带或强含水层的最短距离大于按公式计算 的安全煤柱a值。
五、承压含水层上采煤技术措施与工程实例
2.承压含水层上断层防水煤柱留设——传统方法
煤层采后向上冒裂波及含水断层或断层彼侧的强含水层
其防止的方法是，使a值符合煤柱边界至导水断层内强含水 层的铅垂距离大于水体下采煤的防水煤柱高度（预计或该区 实测的导水裂隙带高度加防护层厚度） ：
承压水上采
第四节 承压水上采煤
2．开采安全技术措施 （1）选择开采：应本着先远后近、先易后难、由浅到深、先简单后复杂的 原则，对受承压水威胁的煤层进行全面规划，划分成不同的水文地质单元，进行 开采。对于条件相同的煤层，应有计划地进行试采，总结经验，找出规律，再逐 步进行推广应用。
（2）分区隔离开采：在采区四周要留设隔离煤桂，采区之间要设置水闸门，
第四节 承压水上采煤
1．水源条件 水源条件包括水量和水压，水量是突水的物质 基础，水压是突水的动力。水量越丰富，突水量越大，
危害性也大。
水压的作用表现为：处于封闭状态的岩溶水不
断地溶蚀、冲刷构造裂隙，形成通道，由含水层上升
进入到底板隔水层，从而破坏了底板隔水层。水压越 大，这种破坏作用越严重，地下水导升带就越大。
第四节 承压水上采煤
2．矿山压力 绝大部分工作面底板突水与矿压作用有直接关系， 影响矿压作用的因素有顶板岩体结构、支护方式、 控顶距等。矿山压力诱发底板突水，有如下规律： （1）无周期来压或周期来压不明显的顶板，支 承压力较小，对底板破坏轻，突水事故较少；有周 期来压的顶板，突水多发生在初次来压或周期来压 期间，因为在初次来压或周期来压期间，对底板破 坏严重。在时间上，突水多发生在工作面初次来压 和正常推进中二次来压或周期来压。
竖向裂隙和层间裂隙（离层），导致突水。
第四节 承压水上采煤
（3）顶板初次来压之前，在开切
眼附近，由于老顶大而较长时间
的悬露，或直接顶岩层垮落后不 接顶，使底板岩层形成较大的自 由面，给底板岩层的移动与破坏 创造了条件。因此，开切眼附近 是底板最易突水的位置之一。
第四节 承压水上采煤
（4）工作面推进速度慢、工作面突然停止推进或 在工作面停采线处，容易发生突水事故。这是由于工作 面推进速度慢或停止推进时，支承压力作用的时间较长， 底板岩层破坏严重。工作面推进速度快时，采空区底板 还来不及形成较大的断裂就会由膨胀状态变为压缩状态， 有利于防止底板突水。慢推进较快推进易突水，突然停 止推进也易形成突水。推进速度慢，底板变形充分，裂 隙发育，破坏深度大。 （5）区段煤柱承受工作面侧向支承压力，随工作 面推进侧向支承压力越来越大，再加上区段煤柱边缘处 采空区顶板垮落不充分。因此，区段煤柱附近也是发生 底板突水的最可能位置之一。
水体压煤开采与灰岩承压含水层上带开采技术措施
水体压煤开采与灰岩承压含水层上带开采技术措施
王胜金
【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2012(000)013
【摘要】本文主要阐述了影响水体下采煤的地质因素，水体压煤开采的一般途径，水体下的开采技术措施；石灰岩承压含水层上带压采煤防治途径，含水层上带压开采的适用条件，综合治理、带压开采的主要技术措施等问题。
【总页数】1页(P135-135)
【作者】王胜金
【作者单位】密山市安全生产监督和煤炭管理局,黑龙江密山158300
【正文语种】中文
【相关文献】
1.丰城矿区长兴灰岩岩溶水体下上煤组开采试验 [J], 张慎勇
2.运河煤矿八采区3煤村庄压煤条带开采研究 [J], 李振武;马守
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下组煤承压水上开采综合技术研究
下组煤承压水上开采综合技术研究【摘要】葛泉矿通过对9#煤层底板本溪灰岩含水层进行注浆加固改造，解放受奥陶系灰岩含水层威胁的下组煤煤炭资源，取得较好的经济效益和社会效益。
同时积累了一系列下组煤开采防治水经验、防灭火方法以及厚煤层的开采技术。
【关键词】水文地质；注浆加固改造；托顶煤；回收率葛泉矿东井位于葛泉井田南翼，在葛泉矿工业广场东部，2004年3月开工建设，2007年2月8日建成投产，是新开拓的下组9#煤试采区。
矿井开拓方式采用一对中央并列式竖井、单一水平、上山开采。
采煤方法为单一长壁式，主要采煤工艺为综采放顶煤。
东井主采煤层9#煤位于石炭系太原组，目前开采水平为—150m标高以上区段，突水系数介于0.025—0.055MPa/m。
开采9#煤直接充水水源为顶板大青灰岩含水层和底板下伏本溪灰岩含水层，9#煤底板下38—55m（平均约40m）为奥陶系灰岩含水层顶面，为下组煤开采的间接充水水源。
1 葛泉矿东井防治水技术1.1 防治水技术概况地面建有先进的、一流的注浆站，注浆站安装有NBB—260/7注浆泵6台，可达到四台注浆泵同时工作的规模，注浆能力可达60m3/h，满足了回采工作面底板加固及掘进巷道的超前注浆和异常区注浆加固处理等。
矿井配备不同型号的井下钻机24台，能够满足生产。
1.2 针对不同目标含水层的防治水技术1.2.1 顶板大青灰岩含水层对9#煤顶板大青灰岩含水层，采取以“疏降为主、边疏放边观察”的措施，掘进工作面每隔50—100m选择布置大青灰岩探放水孔一个，以查明水量、水压、水质等情况，根据水质化验跟踪分析，及时掌握大青水水质变化特征，防止大青灰岩通过断层或陷落柱构造与下部强含水层有连通造成水害事故。
1.2.2 底板本溪灰岩含水层对9#煤底板本溪灰岩含水层采取“见水即堵、整体注浆改造”的原则。
即巷道底板发现本溪出水时，立即进行打钻注浆封堵。
钻孔一般设计为3—4个，终孔层位为本溪灰岩底板以下2m，并进行注浆加固，所有工作面都必须对本溪灰岩进行注浆改造，把本溪灰岩改造为弱含水层或相对隔水层。
煤矿工人安全知识—带压开采注浆堵水封堵突水的诀窍及水体下采煤
煤矿工人安全知识—带压开采、注浆堵水、封堵突水的诀窍及水体下采煤一、带压开采带压开采是防治水的一种方法。
实质上就是利用隔水层的隔水性能，带着水压进行开采的一种方法。
它的优点是不修建防治水工程，就可以猜测出带压开采的安全区，并顺利地把煤炭开采出来。
我国的许多煤矿，煤层底板下有丰富的高压地下水，因此，带压开采具有有用价值。
比如，某一个煤层，它的下部有一个强承压含水层，煤层未采之前，含水层中水的压力压向上方；当含水层上部的煤层采空之后，岩层的原始应力平衡状态遭到破坏，如果含水层的顶板(煤层的底板)隔水层抵挡不住下部水的强大压力，隔水层就要变形，产生底鼓，随之出现裂缝，造成工作面底板出水。
如果通过猜测得知，煤层底板隔水层能抵挡住下部含水层水的强大压力，水不能从煤层底板特别，然后把煤炭安全地采出来，带压开采便算成功了。
带压开采能否成功，决定于三个因素：1.承压含水层水压力的大小及水量的多少；2.隔水层厚度及岩层强度，被开采煤层与含水层间的距离越大，出水可能性越小；3.开采地区地质构造及采煤活动对隔水层的破坏状况，隔水层如果是完整的，断层、裂隙不发育，那么高压水特别的可能性就小。
在带压采煤工作面工作时，放顶工作要快，控顶距越小越好，以便减小地压；工作面内不准丢煤柱，也不要残留木垛、点柱等支撑物；注意底板变化，如有异常应停止采煤和放顶；坚持排水设备完好；现场所有人员必须熟悉避灾路线。
二、注浆堵水注浆堵水是防止矿井涌水而行之有效的措施。
我国用注浆法与地下水作斗争已有四十多年的历史，方法简便，效果较好，得到广泛的应用。
注浆堵水，就是把配制好的浆液(水泥浆液、水泥一水玻璃浆液或化学浆液)，用注浆泵压入地层空隙中，使浆液扩散、凝固、硬化，起到堵、截补给水源的作用。
目前，注浆应用在以下几方面：井筒注浆井筒常要通过一个或几个含水层，含水层的水就会进入井筒，给建井带来困难和危害。
为此，在井筒开凿之前先从地面打钻孔，对含水层进行预先注浆；或者在井筒掘进工作面距含水层一定距离的地方停止掘进，从工作面预先进行注浆。
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影响底板突水的主要因素
2、地质构造 底板突水事故的80%以 上发生在断裂构造附近 •构造既可以充水，又可 以导水 •有效厚度和实际强度降 低 •煤层与含水层之间的相 对位置变化
)
)
岩溶陷落柱
+27
少数岩溶陷落柱既充 水，又导水，在与强 含水层沟通的条件下， 对安全生产威胁极大 开滦范各庄矿 21小 时后将年产300万t的 大型矿井淹没，突水 峰期平均涌水量为 2053m3/min
带压开采时的技术措施
1、缩短工作面长度 缩小到跨度60m时效果明显， 降低了最大应力，底臌量减少 底板裂隙带深度减少 井陉、邯郸隔水层最薄处10多米；
带压开采时的技术措施
2、缩小来压步距 挑顶和软化顶板，强制放顶（降低了 最大支承压力，改善了底板受力状态， 变两向应力状态为三向应力状态）
带压开采时的技术措施 3）改变顶板管理方法和采煤方法 充填采煤法—可减少支承压力对底板 的破坏、可防止底鼓和底板裂隙张 开。 条带采煤法—可减轻对底板的破坏。 分层采煤法—以后各分层周期来压不 明显。
缩短工作面长度，改变采煤方法，降低采出率，减小底板 破坏深度，甚至对底板注浆加固
根据下三带预测承压含水层上采煤的安全情况
断裂构造带处导升高 度与底板承压水导升 带接近或切穿煤层 很危险 留煤柱，改变采煤方 法，对破坏带以下断 裂封堵加固
三、影响底板突水的主要因素
1、水源条件 水量愈丰富，突水量愈大，危害也愈大。 水压是突水的动力，处于封闭状态的岩溶 水不断溶蚀、冲刷裂隙，形成通道，由含 水层进入底板隔水层，水压愈大，破坏愈 严重。
5、处理断层和陷落柱 突水与断层有关 ，特别与多条断层交叉 有密切关系
峰峰 76% 井陉 97%
不允许底板采动 导水破坏带波及 水体，或与承压 水导升带沟通， 并有能起到强阻 水作用的有效保 护层
底板强防水安 全煤岩柱
煤层下方水体采动等级和允许采动程度 煤层下方水体II级采动等级和允许采动程度
1．位于煤系地层之下的弱含 水体，或已疏降的强含水体 2．位于煤层之下的无强水源 补给的薄层灰岩含水体 3．位于煤系地层或煤系地层 底部其它岩层中的中弱、含水 体 允许采取安全 措施后底板采 动导水破坏带 涉及水体，或 与承压水导升 带沟通，但防 水安全煤岩柱 仍能起到安全 阻水作用 底板弱 防水安 全煤岩 柱
承压含水层上安全采煤的技术措施 二、外截内排（堵水开采） 在井田或井田内某一区域外围集中径流带 采用钻孔注浆的方法建立人工帷幕，截断 矿井的补给水 然后在开采范围内进行疏水，将承压水的 水位降低到开采水平以下 特定条件，水文地质条件清楚，补给径流 区集中
三、带压开采
带压开采—在煤层和含水层之间保留足够厚度 和阻水能力的隔水层岩柱，在有一定水压条件 下开采。 带压开采无需事先专门排水，在经济上花费 较少，特别是在水文地质条件复杂的地区， 底板突水的危险性更大。 开采技术要求高，要防止发生突出事故，保 护采掘空间本身。
中、粗粒砂 岩
0.30.5 泥岩 0.10.3
细砂岩
0.3 石灰岩 0.4
粉砂岩
0.2 断层带 0.050.10
底板承压水导升带
与石灰岩邻接的岩层中原始就存在着节理和 裂隙，岩溶承压水进入后成为导水层 底板承压水导升带 煤层底板承压含水 层的水在水压力和 矿压作用下上升到 其顶板岩层中的范 围
Ts
p M Cp p h d h1
Ts
突水系数法
突水系数小于临界突水系数时，可以实现 安全开采，否则要采取措施
部分矿区临界突水系数
矿区
峰峰
突水系数Ts（ MPa /m）
0.0660.076
焦作
淄博
0.060.10
0.060.10
井陉
0.060.15
底板突水预测
二、经验曲线 以往带压开采过 程中的突水与未 突水的采掘工作 面水压与底板岩 层厚度的关系， 制成突水临界曲 线
第二节
煤层下方承压水体采动等级及防水安全 煤岩柱留设方法
一、煤层下方水体采动等级和允许采动程度 煤层下方水体I级采动等级和允许采动程度
水体类型 允许采动程度 要求留设的安 全煤岩柱类型
1．位于煤系地层之下的巨厚灰岩 强含水体 2．位于煤层之下的薄层灰岩具有 强含水源补给的含水体 3．位于煤层之下的作为重要水源 或旅游资源保护的水体
带压开采时的技术措施
4、改革采区巷道布置 •巷道布置要少穿断层，特别要注意交岔点和工 作面上下出口要避开断层。 •巷道应尽可能和断层正交，避免巷道与断层平 行和长距离斜交。 •减少交岔点数目和交岔点的面积。 •采区间隔离开采，采区四周要留煤柱，之间要 设置水闸门，以缩小底板突 水影响范围。
带压开采时的技术措施
h
1
h
h
a
阻水带
2
h
3
导升带
水体上采煤防水安全煤岩柱设计方法
底板含水层顶部存 在充填隔水带
h
a
h1
充填隔水带厚度h4 可以作为底板防水 安全煤岩柱厚度的 组成部分 h a≥h1+h2 +h4
h
2
h4
第三节
底板突水预测
•h d≥ h a h d —煤层底板至含水层顶之间的实际厚度 h a —计算的安全煤岩柱尺寸 承压水上采煤的安全度符合要求。
底板阻水带厚度h2
实验法 h2=p/Z p—底板上的水压力，MPa； Z—阻水系数，MPa/m。 钻孔水力压裂法 实测单位底板隔水岩层平均阻水能力的系数 Z=pb / R pb—使岩体破裂时的临界水压力，MPa； R—裂缝扩展半径，一般取4050m
岩层阻水系数Z
岩性
阻 水 系 数 （ MPa/m） 岩性 阻水系数（MPa/m）
二、水体上采煤防水安全煤岩柱设计方法
设计防水安全煤岩柱的原则是：不允许底板 采动导水破坏带涉及水体，或与承压水导升 带沟通 1、无导升带的正常底板
底板防水安全煤岩 柱高度h a应大于或 等于导水破坏带深 度h1和阻水带厚度 h2之和 h a≥h1+h2
h1 h
a
h
2
水体上采煤防水安全煤岩柱设计方法 2、承压水附近存在导 升带 底板安全煤岩柱高度ha 应大于或等于导水破坏 带深度h1、阻水带厚度 h2和承压水导升带高度 h3之和 h a≥h1+h2 +h3
底板突水类型
•采场突水 多以采矿破坏为主，矿山压力破坏和削弱了 底板隔水层的厚度和强度，造成与含水层的 密切水力联系。 巷道突水和采场突水的比例几乎相等
二、底板突水原因分析
1、煤层底板的受力与变形
1 M Ⅱ K 3
o
N Ⅱ′ 3 L Ⅲ′
Ⅲ
Ⅰ
2
2
β
G Ⅳ 3
ψ
0
1
4 Ⅵ
ψ
2
γ
0
C
V
V ′D
Ⅳ′
H
3
Ⅲ 承压水导升带
根据下三带预测承压含水层上采煤的安 全情况
底板阻水带 厚度和强度 均大 安全 正常开采
底板阻水带 薄或强度不 够 不够安全
缩短工作面 长度，减少 破坏深度， 增加底板阻 水带厚度
根据下三带预测承压含水层上采煤的安全情况 无底板阻水带 底板采动导水破坏带与 底板采动导水破坏带 底板承压水导升带沟通 与含水层相接 易突水 不安全
注：根据数值计算结果
（2）底板阻水带
位于煤层底板采动 导水破坏带以下、 底部含水体以上具 有阻水能力的岩层 范围
w kγ H
γ H Ⅰ 底板采动导水破坏带
kγ H
h h h
1 2
Ⅱ 阻水带
3
Ⅲ 承压水导升带
此带内岩层仍然能保持连续性，一定厚度的底板阻水 带可以阻止底板突水 也称为保护层带或完整岩层带 底板阻水带的厚度可能大小不一，甚至可能不存在
w kγ H
γ H Ⅰ 底板采动导水破坏带
kγ H
h h h
1 2
Ⅱ 阻水带
3
Ⅲ 承压水导升带
底板承压水导升带
底板承压水导升带上界参差不齐，
断层附近的承压水导升带高度一般较大， 有些矿区可能无底板承压水导升带。
w kγ H
γ H Ⅰ 底板采动导水破坏带
kγ H
h h h
1 2
Ⅱ 阻水带
h3用物探 和钻探方 法 巷道中用 电测，钻 探
第五章 承压含水层上采煤
太原群灰岩、奥陶系灰岩、茅口灰岩 灰岩岩溶发育，含水丰富。 底板承压水—有一定水压、贮存和流动于煤 层底板灰岩中的水体 奥陶系灰岩厚200 800m， 奥灰水的水压1.47 3.43 MPa，深部可达9.81MPa 至石炭系最下部可采煤层 的距离通常仅有2060m
承压含水层上采煤
P水压（MPa) o 5 15 1 2
3
4
5
6
掘进工面突水点 采煤工面突水点
底板隔水层厚度ha(m)
25 35 45 55 65
回 采 突 安 全 区
掘 进
水
安
区
全
区
(e)焦作矿区突水统计关系曲线
第四节 承压含水层上安全采煤的技术措施
采煤方法主要是指开采过程对岩溶水的处理方法 一、深降强排（疏水开采） 设置各种疏水工程，将岩溶水水位人为地降低到开 采水平以下 疏水井巷、疏水钻孔 防止底板突水效果最好。 疏水工程量大、设备多、电耗大，因而投资大、成 本高； 由于疏水引起的水位降低，使附近工农业用水缺乏， 并造成地表下沉。
3
E F
1、煤层底板应力及变形分区
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
σ v =kγ H
σ v ≈0
σ v ≈γ H
σ
h
σh
σ
h
底板破坏带—底板突水的通道