底板突水理论 - 360文档中心

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。

采场底板突水机理及预测方法

中图分类号：Ｆ４０６．３；ＴＤ７４５
１煤矿水危害的类型
文献标志码：Ｂ
文章编号：１００８— ０１５５（２０１７）１１— ０１４３— ：位于煤层上的厚度较大的强含水冲积层；具有强含水层或地表水体补给的太原群岩溶灰岩含水层；厚层灰岩岩溶强含水层对上覆煤层开采的威胁。底板围岩应力的增大是随着采掘深度的增加而增加的，煤层底板突水愈加受地应力的影响。因此，深部煤炭资源带压开采作业应首先考虑到地应力的影响。
２．２煤层底板突水规律
４Ｏ年代一５０年代，匈牙利科学家韦格弗伦斯历史上首次提出了相对隔水层的概念，经研究，提出突水量与突水事故的发生率不仅与地应力和埋深有关，还与承水压力有莫大关联。随后，苏联学者Ｂ・斯列萨列夫用静力学的相关理论来解释底板承压水对巷道底板的破坏机理。他将煤层底板视作受均布载荷的固定梁，且通过推导出安全水压值的计算公式：
型。
ｈ一底板隔水层厚度，ｍ；Ｌ一工作面最大控顶距或巷道宽度，ｍ；底板隔水层平均容重，ｋｇ／ｍ。２．１．２国内研究现状我国虽然对底板突水研究起步较晚，但先后提出了原位张裂与零位破坏理论、板壳理论、 “ 突水优势面” 、 “ 下三带 ” 理论、关键层理论、 “ 强通道
Ｐｏ＝２ＫＰｈ／Ｌ＋ｈ（１）式中：Ｐｏ一底板所能承受的理论安全水压值，ＭＰａ；Ｋｐ一隔水层的抗张强度，ＭＰａ；

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

煤层底板突水理论现状研究

煤层底板突水理论现状研究我国的煤炭资源的开采受水害威胁严重，尤其是随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大，来自底部灰岩发育的裂隙岩溶高承压水的威胁日趋严重，煤层底板在采动的影响下其破坏也日趋加剧，许多矿井突水事故与之密切相关。

矿井突水机制是一个涉及采矿工程、工程地质、水文地质、岩体力学、岩体水力学、渗流力学等多门学科的理论课题，弄清楚突水理论机制对于防范底板突水以及底板岩层控制与管理具有重要的理论意义和实际应用价值。

2.底板突水理论研究2.1底板相对隔水层[1]早在20世纪初，欧洲的一些学者就注意到煤矿开采过程中底板隔水层的作用，并从若干次底板突水资料中认识到，只要煤层底板有隔水层，突水次数就少，突水量也小，隔水层越厚则突水次数及突水量越少。

20世纪40年代至50年代，匈牙利韦格弗伦斯第一次提出“底板相对隔水层”的概念。

他指出，煤层底板突水不仅与隔水层厚度有关，而且还与水压力有关。

突水条件受相对隔水层厚度的制约。

相对隔水层厚度是等值隔水层厚度与水压力值之比。

同时提出，在相对隔水层厚度大于1.5m/atm的情况下，开采过程中基本不突水，而80%～88%的突水都是相对隔水层厚度小于此值。

由此，许多承压水上采煤的国家引用了相对隔水层厚度大于2m/atm就不会引起煤层底板突水的概念。

这期间前苏联学者B.斯列萨列夫将煤层底板视作两端固定的承受均布载荷作用的梁，并结合强度理论，推导出底板理论安全水压值的计算公式。

20世纪70年代至80年代末期，很多国家的岩石力学工作者在研究矿柱的稳定性时，研究了底板的破坏机理。

其中最有代表性的是C.F.Santos(桑托斯)，Z.T.Bieniawski(宾尼威斯基)。

他们基于改进的Hoek-Brown岩体强度准则，引入临界能量释放点的概念分析了底板的承载能力。

2.2突水系数理论我国的底板突水规律研究始于20世纪60年代，当时注意到匈牙利底板相对隔水层理论在实践中的应用，在焦作矿区水文地质大会中，以煤科总院西安勘探分院为代表，提出了采用突水系数作为预测预报底板突水与否的标准。

煤层底板突水机理的初步探讨

煤层底板突水机理的初步探讨1、以位于永夏煤田的新桥井田为例，系统总结了研究区煤层底板的水文地质结构特征以及水文地质条件的区块化特征，阐明了底板岩层厚度、岩层强度（含岩性）以及岩层组合关系的空间差异性。

2、提出了研究区底板水文地质结构的“三层段”划分方法，并以此将研究区煤层底板隔水层划分成四类结构模型；在此基础上，探讨了岩层厚度、岩层强度（含岩性）以及岩层组合关系对底板采动破坏及阻隔水能力的定性与定量影响。

3、基于底板岩层的抗破坏能力（强度比值系数）、阻隔水能力（质量比值系数）以及隔水层厚度等关键因素，提出了综合反映底板岩层结构组合关系的“结构比值系数”概念以及底板阻隔水能力的定量计算与评价方法，为定量评价煤层底板的阻隔水能力奠定了方法基础。

徐智敏，男，1981年6月生，四川简阳人，中共党员，副教授，博士生导师，中国矿业大学水文与水资源系主任。

主持国家自然科学基金项目2项、国家“973”计划项目子课题1项、国家重点研发计划项目子课题2项、企业横向课题25项。

在国内外学术期刊上发表论文40余篇（SCI、EI检索20余篇），授权国家发明专利5项，获省部级科技进步奖12项，出版专著3部。

研究方向矿井水害防治、地下水科学与工程、矿井水污染防控理论与技术主要成果长期从事矿井水害监测预报与防治方面的基础理论与实践研究，尤其在西部矿区含水介质条件与水动力学特征、西部干旱半干旱矿区水资源保护性开采、大型地表水体下采煤、高承压底板水上采煤、闭坑矿井水害形成机制与绿色关闭等方面取得了诸多创新性成果，获得多项专利，发表多篇高水平论文，为我国煤矿的安全、高效生产以及“绿色闭坑”提供了有力的水文地质技术保障。

主持的“衰老矿区松散含水层下残煤资源安全回收上限关键技术与应用”获2021年度中国煤炭工业科技进步一等奖。

预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用

预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用一、本文概述本文旨在深入研究和探讨预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用。

我们将概述“下三带”理论的基本概念及其在矿井底板突水预防中的重要性。

接着，我们将详细介绍该理论的发展历程，包括其从初步提出到不断完善的过程，以及在这一过程中出现的关键技术和方法。

我们还将分析“下三带”理论在实际矿井中的应用情况，包括其在突水预警、防治措施制定以及矿井安全管理等方面的具体应用和效果。

我们将探讨未来“下三带”理论的发展趋势和前景，以期为我国矿井安全生产提供更为科学、有效的理论支持和技术保障。

通过本文的研究，我们期望能够为矿井底板突水预防工作提供更为深入的理论指导和实践参考，推动矿井安全生产水平的提升。

二、“下三带”理论概述“下三带”理论是针对矿井底板突水问题提出的一种重要的地质工程理论。

该理论的核心在于对底板突水机理的深入理解和科学分类，通过对矿井底板的详细划分，为预防和控制底板突水提供了有力的理论支持。

“下三带”主要包括隔水层带、弱透水层带和承压含水层带。

隔水层带位于底板的最上部，具有良好的隔水性能，是防止突水的重要屏障。

弱透水层带位于隔水层带之下，其透水性能相对较弱，但仍具有一定的导水能力，是底板突水风险较高的区域。

承压含水层带位于最下部，是地下水的主要赋存场所，其水压和水量对底板稳定性具有重要影响。

“下三带”理论的提出，不仅深化了对矿井底板突水机理的认识，也为底板突水的预防和治理提供了科学依据。

在实际应用中，通过对“下三带”的详细勘察和分析，可以准确评估底板突水的风险，制定有效的防治措施，确保矿井生产的安全稳定。

“下三带”理论也为类似的地质工程问题提供了借鉴和参考，推动了相关领域的技术进步和理论创新。

三、“下三带”理论的发展随着科学技术的进步和矿业工程实践的不断深入，“下三带”理论也经历了不断的完善和发展。

这一理论自提出以来，便成为矿井底板突水防治工作的重要指导原则。

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。

预防矿井底板突水的_下三带_理论及其发展与应用

第18卷第4期山东矿业学院学报(自然科学版)Vol.18№4 1999年12月Journal of Shandong Institute of Mining and T echnology(Natural Science)Dec.1999　文章编号:1000-2308(1999)04-0011-08预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用Ξ李白英(山东科技大学特殊开采研究所)摘　要:总结了二十年来“下三带”理论的发展和应用,对“下三带”的概念、形成、确定方法、测定数据、效果评价等均作了系统深入的论述。

“下三带”理论经过二十余年的理论研究和生产实践已发展得日趋完善,该理论在承压水上安全开采评价及防治矿井底板突水灾害中起了重要作用。

本文旨在促进对该理论的深入理解,更好地推广应用,为矿井安全生产服务。

关键词:下三带;底板导水破坏深度;承压水导高;保护层;阻水带;底板突水中图分类号:TD745+.2 文献标识码:A 我国是世界上矿井水文地质条件中最复杂的国家,相应也是矿井突水灾害发生最频繁、突水量最大,危害最严重的国家。

我们与矿井水害已斗争了五十年,虽然在防治理论与技术上已取得很大进展,但岩溶承压水对矿井安全生产的威胁仍相当严重。

“下三带”理论就是为此而提出并在安全开采评价及指导水害防治中起了重要作用。

经过二十余年的深入研究和生产实践,该理论及其配套技术已日趋成熟和完善,并将收入规程指导生产应用。

为此,撰写此文,对该理论作较系统深入地论述,以便更好地掌握,促进推广应用。

1　“下三带”理论的概念自1979年开始,经过七年深入开采煤层底板内部进行综合观测,并结合模拟实验、电算分析等各项研究成果发现:开采煤层底板岩层也与采动覆岩类似存在着“三带”,故称之为“下三带”以示与覆岩中“三带”的区别。

“下三带”从煤层底面至含水层顶面分为:(1)底板导水破坏带(h1);(2)保护带(h2);(3)承压水导升带(h3)。

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。

采场底板突水机理的跨层拱结构模型

采场底板突水机理的跨层拱结构模型摘要：本文提出了一种新型的跨层拱结构模型，该模型针对采场底板及其关联的突水机理进行了研究。

首先，通过针对成分、结构以及地下水控制关系的考虑，考虑了复合面及其材料结构；然后，在考虑采场底板突水机理的基础上，根据水力学原理，建立了描述采场底板突水机理的数学模型；最后，利用该模型对采场底板突水机理进行仿真与预测，并从实践示例中得出跨层拱结构模型的优势。

关键词：采场底板; 突水机理; 跨层拱结构模型; 水力学; 仿真正文：1. 引言随着社会的发展，采场底板的应用越来越广泛，但是由于其容易受到地下水表层的影响，因此了解其突水机理就显得至关重要。

本文利用跨层拱结构模型，对采场底板突水机理进行了研究。

2. 复合面及其材料结构为了更好地研究采场底板突水机理，本文首先考虑了采场底板的复合面及其材料结构。

复合面是一种由多层的结构材料组合而成的材料，其中包括外层的抗渗层和内层的排水层，而抗渗层和排水层之间的界面关系可以通过结构材料参数来表示。

3. 描述采场底板突水机理的数学模型基于上述考虑，本文根据水力学原理建立了描述采场底板突水机理的数学模型，该模型考虑了地下水的控制作用及复合面的成分、结构特性。

4. 仿真与预测通过跨层拱结构模型对采场底板突水机理进行仿真与预测。

实践案例表明，使用跨层拱结构模型可以更好地预测采场底板突水机理，从而帮助实现采场底板的有效选型和设计。

5. 结论本文提出了一种新型的跨层拱结构模型，应用于采场底板突水机理的研究，并从实践示例中得出跨层拱结构模型的优势。

未来，有望将该模型应用于更多领域，以帮助更好地掌握水体对土体的影响。

6. 讨论与传统的拱结构模型相比，跨层拱结构模型具有显著的优势。

首先，该模型可以考虑地下水对采场底板的控制影响，以实现更准确、更精确的采场底板突水机理预测。

其次，该模型也可以考虑复合面的成分及其特性，从而实现更好的预测效果。

此外，在进一步使用跨层拱结构模型研究采场底板突水机理时，也需要考虑实际情况中的地下水动态变化模式，以及复合面结构与土体性质之间的复杂耦合关系，以便获得更加准确的结论。

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

煤层底板突水因素分析及治理

! 矿区西南部寒武系灰岩露头出露面积为 #( K4 !区内地表岩溶裂隙发育!露头带上分布多个露天开采灰岩造成的采坑! 大气降水通过地表岩溶裂隙入渗补给岩溶水$ 石炭系薄层灰岩露头区与朝川河道交切! 矿井灰岩裸露区建有朝川水库! 其附近地表及地下岩溶都十分发育! 且有较大溶洞! 河水及水库水可通过露头区渗漏补给岩溶水!通过对矿井涌水量年内动态的分析!雨季涌水量比旱季涌水量一般增加 )"? 6 ("? 左右! 充分证明大气降水与地表水是矿井充水的重要来源! 根据计算% ) ) 目前由于河道迳流量不足 #"" 4 . @!岩溶水补给量在 '!( 4 . @ ) 左右!该矿岩溶水排水量在 # """ 4 . @ 左右! 超过岩溶水补给量!岩溶水位下降" !#!&水层充水太原组薄层灰岩岩溶承压水为矿井的直接含水层! 至二#
煤底板之间赋存有泥岩#砂质泥岩及粉砂岩! 沉积不稳定! 厚度变化大!厚度 " 6 #>!> 4 ! 平均厚度 3)> 4 ! 加之断层发育或受采动影响!对太原组灰岩水并不能起到完全隔水作用! 太灰水可通过岩溶裂隙或构造裂隙充入矿井$寒武系中上统灰岩白云岩岩溶裂隙含水层可通过矿区内的断层构造裂隙垂向或侧向向太灰水进行补给或直接通过岩溶裂隙和封闭不好的钻孔等造成矿井突水!太原组薄层灰岩与寒武系灰岩岩溶裂隙含水是某矿发生突水的主要水源" !9 !&底板破坏深度煤层底板突水通常是含水层富水性# 水压# 隔水层厚度# 构造#采动矿压等因素综合作用的结果 -) . " 根据 + 下三带理论 , 在采动矿压作用下!煤层底板隔水层发生变形甚至破坏! 在自然条件不变的情况下! 采动矿压越大! 底板破坏深度就大 -$ . " 底板破坏深度与开采深度# 煤层倾角# 采煤厚度# 工作面斜长# 煤层底板岩层强度#开采方法及顶板管理方法等因素有关" 经过对全国实测底板破坏深度资料回归分析! 底板破坏深度 / 与工作面斜长 .#采深 3 #煤层倾角 %之间的回归方程为% /C "& ""3( 3G "& #''( %G "& #">% . 2 $& )(>% 目前!某矿二# 水平采煤工作面斜长一般为 3" 6 #'" 4 !煤层倾角 #(Y 6 #3Y ! 开采深度达 $(" 6 (!( 4 ! 根据上式计算! 底板破坏深度在 #" 6 !" 4之间" 而二# 煤底板隔水层厚度变化大!平均厚度为 3)> 4 !局部甚至缺失" 在采动影响下!当采煤工作面底板岩溶水水压较大! 隔水层实际不能起到隔水作用" 采掘过程中即使没有遇到岩溶裂隙! 只要煤层底板灰岩富水! 岩溶水就可通过底板采动破坏裂隙!越过隔水层可以进入采掘工作面!发生突水事故" !9 )&断层及岩溶裂隙导水性分析该矿区断裂构造发育! 根据三维地震勘探结果! 矿井范围内二# 煤层共解释落差大于 !" 4的断层有近 #" 条! 断层因其断层力学性质#地层的岩性#富水性!以及断层两盘含水层或隔水层的对接关系!对矿井充水起到不同的作用" 根据断层两侧

底板突水的突变理论预测

Ｃａｇｈｌｏ３Ｃｉａｈｎｓａ４ｏ８，ｈｎ）
ＡｂｔａｔＡｃａｉｆｒｔｒｎｕｈｄｅｔｅｆｏｒｎｔｂｌｙａｄｄｓｕｔｎｉａａｙｅ．ｃｒｉｇｔｅｓｒｃ：ｍｅｈｎｓｏｅｒｓｕｔｏｓａｉｔｅｔｃｏｎｚｄＡｃｏｄｎｔｍｗａｉｏｈｌｉｉｎｒｉｓｌｏｈｃｓａａｔｐｅｃａａｔｒｓｉｓｏｔｒｉｒｓｒｍｏ￣ｕｉｇｔｅｍｅｏｏｈｃａｉｓａｄｅｅｇｕｐｃｔｓｏｈｈｒｃｅｉｔｆｗａｅｎｕｈｆｒｃｏｆｏｌｓｎｔｄｆｒｔｅｍｅｈｃｎｎｒｙｈｈｎ
ｂａａｃｄａｐｙｎａａｔｏｐｅｔｅｒ，ａａｔｏｈｃｍｏｌｆｒｆｏｒｗａｅｎｒｓｓｅｔｂｉｈｄｌｎｅａｐｌｉｇｃｔｓｒｈｏｙａｃｔｓｐｉｄｅｏｔｒｉｕｈｉｓａｌｓｅ．Ａｃｏｄｎｏｎｈｒｏｌｃｒｉｇｔｈｄｌｐｌｉｇｔｕｓａａｔｐｉｏｔｃａｃｃｎｓｏｆｗａｅｎｕｈｉｌｚｄｆｏｍｅｔｅｍｏｅ，ａｐｙｎｅｃｐｃｔｓｏｈｃｔｅｒｅｍｅｈｉｓｍｅｈａｉｍｔｒｉｒｓｓａａｙｅｒｈｒｈｙｈｎｎｋｙｓａｕｏｆｆｏｎＳａｓｙｎｇｔｅｓｆｃｅｔｍｅｈｉｓｃｄｔｏｒｋｅｔａｕｉｓｂｌｙｔｒｉｒｓｓｌｋｌｒｔｔｍｏｔｆｉｕｌｉｈｉｉｎｃａｃｏｎｉｉｎｆｙｓｔｍｎｔｉｔ，ａｗａｅｎｈｉｉｅｙｎｏｒａｉｕｔａｐｅｎｔｅｆｏｒＢｙｕｉｇａｎｉｅｒｎｘｍｐｅｔｅｎｍｅｃｌｓｍｕａｉｎｐｏｅａｈｔｏｄｆｒｔｅｏｈｐｎｉｏ．ｓｎｎｅｇｎｅｇｅａｌ，ｕｒａｉｌｔｏｒｖｓｔｔｔｅｍｅｈｌｉｈｉｈｈｏｈｈｏａｌｉｓｐａｔａａｄｔｔｄｅｔｂｉｈｓａｄｐｎａｌｏｄｔｅｅｒｈｏｎｐｅｉｔｇｗａｅｔｅｒａｙｓｓｉｒｃｃｎｅｍｅｏｓａｌｓｅｅｅｄｂｅｆｕｎａｏｎｆｒｒｓａｃｒｄｃｎｔｒｙｎｉｌｈｈｉｏｉｉｒｓｒｏｆｏｒｎｈｆｍｌｏ．ｕＫｅｒ：ｃｓａａｔｏｉｄｅ；ｗａｅｎｕｈ；ｋｙｓａｕ；ｎｙｗｏｄｓｕｐｃｔｓｐｈｃｍｏｌｒｔｒｉｒｓｅｔｔｍｒｕｍｅｃｌｓｍｕｌｔｏｉｒａｉａｎｉ

预防底板突水的理论与实践

预防底板突水的理论与实践
一、预防底板突水的理论
底板突水的事故是汽车制造业面临的一个重要安全问题，是底板结构本身设计缺陷导
致的，突水可能对汽车质量安全造成严重影响。

因此，汽车制造业应重视底板突水的预防。

底板结构的设计有关预防底板突水，应满足基本的重力需求，同时要考虑底面加强以
及受力构件的连接强度，并采取有效措施来防止突水。

具体来说，应保证地面和支撑之间
的联结处有足够的强度，并合理分配挤压力，以提高地面结构及元件的正断面体积，尽可
能降低底板结构的重量。

此外，应在结构设计时增加底板的厚度，保证其抗弯性能及加固
构件的强度，以及强化底板的连接接头，使底板结构更加坚固。

1、采取涂层保护措施。

对上面的底板结构进行涂层，以增加它的抗机械性能和耐磨性，从而有效延长使用寿命。

2、采用加固技术。

采用增强结构技术，增加了底板结构抗拆改性能、抗拆改受力结
构和强度，并增强了受力构件的连接强度和整体稳定性，对防止突水具有显著的效果。

3、加强检测验收措施。

严格检测底板结构的细节，坚持“零缺陷”，并考虑受力结
构的生产控制和材料接口，以保证最终产品质量。

以上就是关于预防底板突水的理论与实践。

通过以上几点，可以有效地防止底板突水，保障汽车产品更好的质量安全。

底板突水的突变理论预测

µ
0.21 0.25
抗压强度 σ 压 /MPa 25.76 63.68
抗拉强度 σ 拉 /MPa 1.87 5.75
3.2.2
计算结果与分析
2.64 2.31 1.98 水压/MPa 1.65 1.32 0.99 0.66 0.33 0 0.2 0.4 0.6 0.8
4
结
论
应用突变理论，研究了承压水底板关键层的失稳机制，建立了承压水底板失稳突水系统的尖点突变模型，导出了关键层失稳的充要力学条件判据。只要满足一定的条件，采用承压水底板失稳突水的尖点突变模型结合数值模拟方法分析和预测矿山突水是切实可行的。参考文献：
0
L
2( Pw − Pr ) Lδ π
（4）
b
因此，系统的总势能为
V = U + W1 + W2 =
EI π6 4 δ + 16 L5 EI π4 N π2 2 2( Pw − Pr ) L δ ( 3 − )δ + π 4L 4L
图 2 平衡曲面和控制变量平面
（5）
Fig.2 equilibrium curved surface and ontrolling variable plane
键层能否取得平衡。在我国，工作面长度一般为 80～120 m，底板突水多发生在初次来压期间，此时，工作面距开切眼20～40 m处，底板关键层厚度一般为2～6 m。当关键层是巷道（采面）跨度的小于1/5时，可把底板关键层视作一简支梁，其力学模型如图1。
Pr N Pw L N b h
图 1 关键层的力学模型 Fig.1 mechanics model for key stratum
3
3.1

工作面底板突水因素初步分析及其防治

工作面底板突水因素初步分析及其防治摘要：本文根据现场工作的实际，参考有关资料，将众多的突水因素归纳为矿压、断裂、隔水层、含水层四个方面，在比较全面深入的分析了突水因素的基础上，提出了针对不同的水文地质条件，采取不同的防治水措施，减少突水因素的影响，预防突水，保证矿井安全的几点认识。

关键词：工作面突水因素防治肥城煤田水文地质条件极为复杂，全局可采煤层储量中受水威胁达47％。

水患已成为威胁肥城矿区安全生产的重要灾害。

如何深入分析突水原因，研究突水因素，针对不同的水文地质条件采取相应的防治水措施，减少或消除某些突水因素的影响，预防工作面底板突水，保证矿井安全生产，是广大工程技术人员正在不断实践探索的问题。

1 突水因素分析采掘过程中，造成底板突水的因素是多方面的，是多种因素综合作用的结果。

根据现场实际观测，结合有关资料综合作用的结果。

根据现场实际观测，结合有关资料综合分析归纳，认为影响底板突水的因素主要有以下几个方面。

1.1 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。

随着采煤工作面的推进，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，采空周边剪切破坏，最后顶板冒落压实的再受压过程。

（图1）其中采空卸压膨胀区及其周边，矿压对底板破坏最严重，产生的采动裂隙最多。

矿压对底板具有严重的破坏作用，但其破坏程度是不一样的。

根据现场观测，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承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。

如图2为陶阳矿突水点平面位置分布图。

由图上可看出突水点多在初压及周压地段或煤壁处。

一般工作面自切眼推至60m这段距离内即初压及第一次周压位置时底板发生突水的概率最大，为72％。

总之，只有进行长期、艰苦、细致的工作，进一步查清矿井地质及水文地质条件，加快矿井防治水工作的步伐，将查庄煤矿地下水害治理纳人西四矿综合采煤治水工程中去，才能实现技术可行、安全可靠、经济合理地开采受水威胁的煤层，为矿井创造更安全的开采环境，保证采场正常接续，不断提高矿井的经济效益。

我国煤层底板突水机理与防治研究现状及展望

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底板突水理论浅析

煤层在开采过程中，工作面从开切眼开始回采，在回采过程中引起回采空间的应力重新分布，这种应力分布不仅仅在回采空间周围煤体中集中，还会向底板深部进行传递，在底板岩层一定范围内重新分布，它不仅改变了底板岩层的受力状态，而且影响了底板岩层导水裂隙的发育情况，很大程度上决定了底板突水能力的大小。
若取：时即可求得最大深度。ｏ
ｃｈｌ，
２）垂直方向上分布规律。工作面开采空间的应力通过周围煤体向煤层底板岩层中传递，随深度的增加显现的规律有一定的差别，通过分析将其从上至下分为 “ 五带 ” ：采动破坏带（．ｈ）：靠近煤层底板的岩层，主要受矿山压力的影响而形成的破坏裂隙带；采动裂隙延伸带（ｈ）：位于采动破坏带和完整隔水层之间，在受到老顶周期来压、矿山震动或冲击的影响，采动应力场应力向深部岩层延伸，引起采动破坏带裂隙场裂隙向下延伸；是破坏带裂隙的二次发育；完整隔水带（ｈ）：在底板岩层中，其完整性、隔水性相对较好；主要受地质构造的作用，在结构面的剪切下形成一些较小裂隙；其厚度和强度直接影响底板突水；水压裂隙延伸带（：位于完整隔水带和承压水原始导高ｈ）带之间，在水压和矿山岩体的震动、冲击下形成的裂隙，是导水带裂隙对底板的初次破坏；承压水原始导高带（ｈ）：在不受到矿山开采的影响下，承压水的发育高度；可分为破碎弱导水区、含水强导水区两部分。