底板突水理论浅析
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赫蟊
理论研 究苑
２ １ ７
底板 突水理论浅析
乔海军
（ 尔多斯市国源矿业 开发有限责任公 司生产技术部 ，内蒙古鄂尔多斯 ０ ００ ） 鄂 １３０
摘 要 根据 中国矿 业大学钱 鸣高院士于２世 纪９年代 中期建立的采场底板岩体 的Ｋｓ ０ ０ 理论 ，与 山东科技 大学施龙 青提 出的开
若 取 ： 时 即可 求 得最 大深 度 。 ｏ
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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 。
为ｒ ｎ 的夹 角 。 与ｒ 之间
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来自百度文库
几率 相对 较小 一 些 。
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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 。
采煤层底板 “ 四带”划分理 论 ，建立 了采场底板 突水 “ 带”模 型。 五 关键词 五带 ；突水 ；破坏 深度 中图分类 号 Ｔ ４ 文 献标识码 Ａ 文章编号 １ ７ — ６ 卜 （０ ２０ 卜０ １— １ Ｄ７５ ６ ３ ９ ７ ２ １）４ ２ ７ ０
矿 井 突 水 是指 含 水 层 中 的水 突 然非 正 常 的 涌人 采 掘 工 作面 ， 使 矿 井 涌水 量 增 加 ，造 成 局部 矿 井 或 整个 矿 井 发生 淹 井 的 现象 。 矿 井 突 水 的 发 生 受 地 质 、水 文 地 质 、开 采 条 件 等 各 种 因 素 的 影 响 ，是 多 因素 综合 作 用 的结 果 。防 止 淹井 也 是 大水 矿 区生产 所 面 临 的最 关 键 、最 迫 切 的 问题 ，因 此 应 加 强 对 煤 矿 突水 机 理 的 研 究 ，采 取有 效 的防 治手段 ，确保 矿井 安 全生 产 。 １ 突 水 机理
Ｌ
图 １底 板破 坏 深 度 模 型
在 煤 层开 采 中 ，受 水 压 和 矿 山压 力 的共 同影 响 ，工作 面 底 板 根据 其 受 影 响 的特 点 ，在 水 平 方 向分 为 “ 区 ” ，垂 直方 向分 为 三 “ 五带 ” 。 １ 水平 方 向上 分 布规 律 。离 工作 面前 方 ２米 左右 ， 由于受超 ） Ｏ 前 支撑 压 力 的影 响 ，这一 范 围煤层 底 板 整体 呈 现 受 压状 态 ，这一 区域 称 超 前 支撑 压 力 压缩 区 ；工作 面至 采 空 区一 定 范 围 内 ，由 于 顶板 应 力 处 于减 压 区范 嗣 内 ，所 以底 板 卸压 后 处 于膨 胀 状 态 ，一 般 出现 底 板鼓 起 ，这 一 区域 称 为稳 压 区 ；随工 作 面 向前 推 进 ，采 空 区后 方 老 顶逐 渐 破 断 ，压 实 破碎 岩 石 ，煤 层 底 板 又处 于 压 缩状 态 ，这 一 区域 称 为 采 空 区压 力 压缩 区 ；煤层 底 板 岩层 在 开 采 过程 中都 会 经 历 压缩 一 膨胀 一 压 缩 的过 程 ，从 而破 坏 底板 岩层 的整体 性 、隔水 性 。一 般 在 开采 中稳 压 区底 板 突水 的几 率 最 高 ， 因为这 区域 底 板 呈 现膨 胀状 态 ，张 裂 隙发 育 很快 ，对 隔水 层 的破 坏也 极强 ，最 易形 成 导 水 裂 隙与 含 水层 沟 通 ，发 生 突 水 ；压 缩 区突水
一
２ 突水分 析
２ １ 各 带厚 度的 确定 ．
１ 采 动破 坏最 大深 度 （ ． ） ｈ ）的计算 （ １ 网 ）。 ｈ一底 板 最大 破坏 深度 ； ． Ｉ一 内摩擦 角 ； ｌ ， ｒ 以ａ 原点 与ａ成 ａ角 的螺 线半 径 ： 一 为 ｂ ｒ一 ｈ 长度 ； ｎ ａ的 ＿
理论研 究苑
２ １ ７
底板 突水理论浅析
乔海军
（ 尔多斯市国源矿业 开发有限责任公 司生产技术部 ，内蒙古鄂尔多斯 ０ ００ ） 鄂 １３０
摘 要 根据 中国矿 业大学钱 鸣高院士于２世 纪９年代 中期建立的采场底板岩体 的Ｋｓ ０ ０ 理论 ，与 山东科技 大学施龙 青提 出的开
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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 。
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采煤层底板 “ 四带”划分理 论 ，建立 了采场底板 突水 “ 带”模 型。 五 关键词 五带 ；突水 ；破坏 深度 中图分类 号 Ｔ ４ 文 献标识码 Ａ 文章编号 １ ７ — ６ 卜 （０ ２０ 卜０ １— １ Ｄ７５ ６ ３ ９ ７ ２ １）４ ２ ７ ０
矿 井 突 水 是指 含 水 层 中 的水 突 然非 正 常 的 涌人 采 掘 工 作面 ， 使 矿 井 涌水 量 增 加 ，造 成 局部 矿 井 或 整个 矿 井 发生 淹 井 的 现象 。 矿 井 突 水 的 发 生 受 地 质 、水 文 地 质 、开 采 条 件 等 各 种 因 素 的 影 响 ，是 多 因素 综合 作 用 的结 果 。防 止 淹井 也 是 大水 矿 区生产 所 面 临 的最 关 键 、最 迫 切 的 问题 ，因 此 应 加 强 对 煤 矿 突水 机 理 的 研 究 ，采 取有 效 的防 治手段 ，确保 矿井 安 全生 产 。 １ 突 水 机理
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图 １底 板破 坏 深 度 模 型
在 煤 层开 采 中 ，受 水 压 和 矿 山压 力 的共 同影 响 ，工作 面 底 板 根据 其 受 影 响 的特 点 ，在 水 平 方 向分 为 “ 区 ” ，垂 直方 向分 为 三 “ 五带 ” 。 １ 水平 方 向上 分 布规 律 。离 工作 面前 方 ２米 左右 ， 由于受超 ） Ｏ 前 支撑 压 力 的影 响 ，这一 范 围煤层 底 板 整体 呈 现 受 压状 态 ，这一 区域 称 超 前 支撑 压 力 压缩 区 ；工作 面至 采 空 区一 定 范 围 内 ，由 于 顶板 应 力 处 于减 压 区范 嗣 内 ，所 以底 板 卸压 后 处 于膨 胀 状 态 ，一 般 出现 底 板鼓 起 ，这 一 区域 称 为稳 压 区 ；随工 作 面 向前 推 进 ，采 空 区后 方 老 顶逐 渐 破 断 ，压 实 破碎 岩 石 ，煤 层 底 板 又处 于 压 缩状 态 ，这 一 区域 称 为 采 空 区压 力 压缩 区 ；煤层 底 板 岩层 在 开 采 过程 中都 会 经 历 压缩 一 膨胀 一 压 缩 的过 程 ，从 而破 坏 底板 岩层 的整体 性 、隔水 性 。一 般 在 开采 中稳 压 区底 板 突水 的几 率 最 高 ， 因为这 区域 底 板 呈 现膨 胀状 态 ，张 裂 隙发 育 很快 ，对 隔水 层 的破 坏也 极强 ，最 易形 成 导 水 裂 隙与 含 水层 沟 通 ，发 生 突 水 ；压 缩 区突水
一
２ 突水分 析
２ １ 各 带厚 度的 确定 ．
１ 采 动破 坏最 大深 度 （ ． ） ｈ ）的计算 （ １ 网 ）。 ｈ一底 板 最大 破坏 深度 ； ． Ｉ一 内摩擦 角 ； ｌ ， ｒ 以ａ 原点 与ａ成 ａ角 的螺 线半 径 ： 一 为 ｂ ｒ一 ｈ 长度 ； ｎ ａ的 ＿