水體下與承壓水上采煤--理工大

1、Mining damage and protectionChapter 6 Mining under water bodies andmining above confined water 342地表移動和變形觀測地表移動和變形觀測保護煤柱的設(shè)計保護煤柱的設(shè)計 5建筑下采煤建筑下采煤 7鐵路下采煤鐵路下采煤地表移動和變形預(yù)計地表移動和變形預(yù)計6水體下采煤水體下采煤 1地表移動和變形規(guī)律地表移動和變形規(guī)律 1234第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 地下開采導致覆巖移動破壞，當破裂巖體接觸到地下、地下開采導致覆巖移動破壞，當破裂巖體接觸到地下、地面水體時，使水進入井下淹沒礦井。同時導致含水層地面水體時，使水

2、進入井下淹沒礦井。同時導致含水層水位下降，地面河流、水庫干涸。水位下降，地面河流、水庫干涸。 據(jù)不完全統(tǒng)計，我國據(jù)不完全統(tǒng)計，我國600600處國有重點煤礦中受水害嚴處國有重點煤礦中受水害嚴重威脅的礦井大約重威脅的礦井大約285285對，占礦井總數(shù)的對，占礦井總數(shù)的47.5%47.5%，受水威，受水威脅儲量超過脅儲量超過250250億噸。億噸。 如如2005年全國煤礦共發(fā)生水害事故年全國煤礦共發(fā)生水害事故109起，死亡起，死亡605人。其中發(fā)生一次死亡人。其中發(fā)生一次死亡10 人以上特大水害事故人以上特大水害事故13起，死亡起，死亡360人，分別占全國煤礦特大事故起數(shù)、人，分別占全國煤礦特大事

3、故起數(shù)、死亡人數(shù)的死亡人數(shù)的22.4%和和20.7%。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 2005 2005年至年至20062006年初發(fā)生的年初發(fā)生的1616起特大透水事故，起特大透水事故，屬屬透老空水透老空水的有的有1212起、死亡起、死亡382382人；人；屬斷層突水屬斷層突水的的2 2起、起、死亡死亡2626人；人；屬溶洞突水屬溶洞突水的的2 2起、死亡起、死亡4848人。人。 礦井水害防治和近水體煤層的安全開采已成為礦礦井水害防治和近水體煤層的安全開采已成為礦區(qū)生產(chǎn)中急需解決的重大實際和理論問題。區(qū)生產(chǎn)中急需解決的重大實際和理論問題。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 對于復雜地質(zhì)采

4、礦條件下的覆巖破壞高度預(yù)測尚不能滿對于復雜地質(zhì)采礦條件下的覆巖破壞高度預(yù)測尚不能滿足生產(chǎn)的需要。足生產(chǎn)的需要。 今后應(yīng)進一步努力的方向為今后應(yīng)進一步努力的方向為： 建立裂隙巖體應(yīng)力建立裂隙巖體應(yīng)力滲流耦合關(guān)系；滲流耦合關(guān)系； 研究斷層對巖體破壞規(guī)律的影響；研究斷層對巖體破壞規(guī)律的影響； 研究工作面底板破壞規(guī)律；研究工作面底板破壞規(guī)律； 研究高效、廉價的覆巖破壞范圍探測儀器、手段和方法等。研究高效、廉價的覆巖破壞范圍探測儀器、手段和方法等。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 我國從二十世紀六十年代初開始開展覆巖破壞規(guī)我國從二十世紀六十年代初開始開展覆巖破壞規(guī)律及水體下（上）采煤的研究，進行了大量的覆巖律及水

5、體下（上）采煤的研究，進行了大量的覆巖破壞高度現(xiàn)場實測，建立了適合我國實際情況的覆破壞高度現(xiàn)場實測，建立了適合我國實際情況的覆巖破壞高度計算理論和方法。巖破壞高度計算理論和方法。 在理論研究方面，已從經(jīng)驗方法向理論方法轉(zhuǎn)變，在理論研究方面，已從經(jīng)驗方法向理論方法轉(zhuǎn)變，開展了力學方法預(yù)測巖體破壞高度的研究；開展了力學方法預(yù)測巖體破壞高度的研究； 初步建立了裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流理論；提出了初步建立了裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流理論；提出了“下三帶下三帶”理論和水體上、下采礦的措施。在此基礎(chǔ)上，進行理論和水體上、下采礦的措施。在此基礎(chǔ)上，進行了河下、海下、含水砂層下及奧灰承壓水上等采煤。了河下、海下、含水砂層下及奧灰承壓水

6、上等采煤。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 我國水體下采煤不僅解放了大量水下煤炭資源，還我國水體下采煤不僅解放了大量水下煤炭資源，還獲得了豐富經(jīng)驗，發(fā)展了理論，形成了一套具有我國獲得了豐富經(jīng)驗，發(fā)展了理論，形成了一套具有我國特點的理論體系。特點的理論體系。 即，從分析水體類型、特征、賦存條件及上覆巖層即，從分析水體類型、特征、賦存條件及上覆巖層的水文地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)入手，并根據(jù)地質(zhì)采礦條的水文地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)入手，并根據(jù)地質(zhì)采礦條件預(yù)計覆巖冒落帶、導水裂隙帶的高度、空間形態(tài)，件預(yù)計覆巖冒落帶、導水裂隙帶的高度、空間形態(tài)，掌握覆巖的移動破壞規(guī)律及兩帶與上覆水體之間的聯(lián)掌握覆巖的移動破壞規(guī)律及兩帶與上

7、覆水體之間的聯(lián)系，從而確定煤層合理的開采上限。在確保礦井生產(chǎn)系，從而確定煤層合理的開采上限。在確保礦井生產(chǎn)安全的條件下，實現(xiàn)資源利用的最大化和水資源的保安全的條件下，實現(xiàn)資源利用的最大化和水資源的保護。護。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、近水體采煤的特點一、近水體采煤的特點 近水體采煤不僅可能對礦井生產(chǎn)的威脅，而且會對近水體采煤不僅可能對礦井生產(chǎn)的威脅，而且會對水資源的破壞。根據(jù)水體位于煤層的位置不同，將近水水資源的破壞。根據(jù)水體位于煤層的位置不同，將近水體礦層開采分為體礦層開采分為水體下開采水體下開采和和水體上開采水體上開采。當煤層位于。當煤層位于水體下方時，稱為水體下開采。當煤層位于承壓水體上水

8、體下方時，稱為水體下開采。當煤層位于承壓水體上方時，稱為水體上開采。方時，稱為水體上開采。 水體下（上）采煤與建筑物下采煤相比具有自身的特點：水體下（上）采煤與建筑物下采煤相比具有自身的特點： （1）水體下（上）采煤對變形量的大小關(guān)心較少，主要關(guān)心）水體下（上）采煤對變形量的大小關(guān)心較少，主要關(guān)心破裂巖體是否觸及到水體；破裂巖體是否觸及到水體； （2）保護對象一般來說不是水體而是礦井本身；）保護對象一般來說不是水體而是礦井本身； （3）水體是一整體，只要破裂帶觸及到水體，就會使整個水）水體是一整體，只要破裂帶觸及到水體，就會使整個水體潰入井下，淹沒礦井，因此水體必須作為整體加以保護。體潰入井下

9、，淹沒礦井，因此水體必須作為整體加以保護。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、水體類型二、水體類型 礦區(qū)水體主要分為地表水和地礦區(qū)水體主要分為地表水和地下水體兩大類。下水體兩大類。（一）地表水（一）地表水(Surface water) 賦存在地球水圈中，有江河湖海、賦存在地球水圈中，有江河湖海、水庫、灌渠、山谷沖溝、稻田、洪區(qū)、水庫、灌渠、山谷沖溝、稻田、洪區(qū)、沼澤、坑塘以及地面沉陷積水區(qū)等。沼澤、坑塘以及地面沉陷積水區(qū)等。地地表水屬單一型水體。表水屬單一型水體。 （二）地下水（二）地下水(Underground water) 賦存在地球巖石圈中，積聚在巖石空隙中的水稱為地下水。

10、賦存在地球巖石圈中，積聚在巖石空隙中的水稱為地下水。主要有第三、第四系沖積層內(nèi)的砂層水、砂礫巖水及砂石主要有第三、第四系沖積層內(nèi)的砂層水、砂礫巖水及砂石層水（統(tǒng)稱松散含水層）；基巖內(nèi)的砂巖、礫巖、砂礫巖、層水（統(tǒng)稱松散含水層）；基巖內(nèi)的砂巖、礫巖、砂礫巖、石灰?guī)r巖溶含水層及老采空區(qū)積水（稱基巖含水層）。石灰?guī)r巖溶含水層及老采空區(qū)積水（稱基巖含水層）。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 從采礦工程角度出發(fā)，可將從采礦工程角度出發(fā)，可將地下含水層地下含水層按埋藏條件分按埋藏條件分為為松散層內(nèi)的含水層松散層內(nèi)的含水層和和基巖內(nèi)的含水層基巖內(nèi)的含水層兩種。兩種。松散含水層松散含水層的特點是流

11、速小、流量小。的特點是流速小、流量小?；鶐r含水層基巖含水層的特點是含水層位的特點是含水層位于兩個隔水層之間并承受靜水壓力，所以稱為于兩個隔水層之間并承受靜水壓力，所以稱為承壓水承壓水。有。有時承壓水位于開采煤層的底板巖層內(nèi)，對開采構(gòu)成威脅。時承壓水位于開采煤層的底板巖層內(nèi)，對開采構(gòu)成威脅。 一般條件下，一般條件下，地表水地表水特別是大型地表水儲存量大，特別是大型地表水儲存量大，補給充分，且常?；ハ噙B通，較大的地表水體一補給充分，且常?；ハ噙B通，較大的地表水體一旦與礦井采空區(qū)溝通，將嚴重威脅井下生產(chǎn)及人旦與礦井采空區(qū)溝通，將嚴重威脅井下生產(chǎn)及人身安全或造成淹井事故。同時開采疏漏地表及近身安全或造

12、成淹井事故。同時開采疏漏地表及近地表水，將損害區(qū)域生態(tài)環(huán)境，加劇荒漠化程度。地表水，將損害區(qū)域生態(tài)環(huán)境，加劇荒漠化程度。地下水地下水比地表水距開采煤層更近一些，且賦存情比地表水距開采煤層更近一些，且賦存情況不易搞清，其具有隨機性、突發(fā)性和不可預(yù)測況不易搞清，其具有隨機性、突發(fā)性和不可預(yù)測性，因此常對其下方開采的安全威脅更大。性，因此常對其下方開采的安全威脅更大。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 覆巖破壞規(guī)律覆巖破壞規(guī)律一、覆巖破壞的分帶一、覆巖破壞的分帶 隔水層位于冒落帶內(nèi)時，其隔隔水層位于冒落帶內(nèi)時，其隔水性將會完全被破壞；水性將會完全被破壞；隔水層位于裂隔水層位于裂縫帶內(nèi)時，其隔水性也被

13、破壞，破壞縫帶內(nèi)時，其隔水性也被破壞，破壞的程度由導水裂縫帶的下部向上部逐的程度由導水裂縫帶的下部向上部逐漸減弱；漸減弱；隔水層位于上覆巖層的彎曲隔水層位于上覆巖層的彎曲帶下部時，其隔水性可能受到微小影帶下部時，其隔水性可能受到微小影響；響；隔水層位于覆巖彎曲帶中部或上隔水層位于覆巖彎曲帶中部或上部時，其隔水性不受采動影響。部時，其隔水性不受采動影響。一般一般將采動破壞的頂板冒落帶和裂縫帶合將采動破壞的頂板冒落帶和裂縫帶合稱為稱為導水裂縫帶導水裂縫帶。Fractured zoneCaving zoneContinuous deformation zone 采礦活動對上覆水體的影響有兩方面：一是

14、上覆巖采礦活動對上覆水體的影響有兩方面：一是上覆巖層的移動和破壞，形成了充水通道，使水體中的水層的移動和破壞，形成了充水通道，使水體中的水滲透和潰入井下，影響礦井的安全生產(chǎn)；二是地表滲透和潰入井下，影響礦井的安全生產(chǎn)；二是地表的移動、變形與破壞，使地表水體的附屬建筑物受的移動、變形與破壞，使地表水體的附屬建筑物受到影響，如堤壩下沉量很大或斷裂時，河湖中的水到影響，如堤壩下沉量很大或斷裂時，河湖中的水就要出槽漫流。就要出槽漫流。 水體下采煤的重點之一，是要分析開采后覆巖冒落水體下采煤的重點之一，是要分析開采后覆巖冒落帶和導水裂縫帶對水體的影響。這種影響由于地質(zhì)帶和導水裂縫帶對水體的影響。這種影響

15、由于地質(zhì)采礦條件不同而不同。采礦條件不同而不同。第二節(jié)第二節(jié) 覆巖破壞規(guī)律覆巖破壞規(guī)律第六章第六章 水體下與承壓水上采煤水體下與承壓水上采煤第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 覆巖破壞規(guī)律覆巖破壞規(guī)律第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 水體下采煤的安全技術(shù)措施有：水體下采煤的安全技術(shù)措施有：留設(shè)安全煤巖柱留設(shè)安全煤巖柱、處處理水體理水體和和采取開采措施采取開采措施。有時單純采用一種方法不能解決。有時單純采用一種方法不能解決問題，而必須多種方法聯(lián)合使用。問題，而必須多種方法聯(lián)合使用。

16、一、留設(shè)安全煤巖柱一、留設(shè)安全煤巖柱 地下開采后，覆巖及地表產(chǎn)生移動破壞，在覆巖內(nèi)部地下開采后，覆巖及地表產(chǎn)生移動破壞，在覆巖內(nèi)部產(chǎn)生導水裂縫帶，在地表出現(xiàn)裂縫，當導水裂縫帶與地表產(chǎn)生導水裂縫帶，在地表出現(xiàn)裂縫，當導水裂縫帶與地表裂縫連通后，地表水體經(jīng)采動裂縫進入井下，淹沒礦井。裂縫連通后，地表水體經(jīng)采動裂縫進入井下，淹沒礦井。 留設(shè)安全煤巖柱的目的就是使導水裂縫帶不觸及水留設(shè)安全煤巖柱的目的就是使導水裂縫帶不觸及水體或觸及水體但不會使水大量涌入井下，達到安全采煤的體或觸及水體但不會使水大量涌入井下，達到安全采煤的目的。目的。 在水體和煤層開采上限之間留設(shè)一定垂深的巖層塊段和煤在水體和煤層開采

17、上限之間留設(shè)一定垂深的巖層塊段和煤層，稱為安全煤巖柱。層，稱為安全煤巖柱。 根據(jù)保護目的不同，安全煤巖柱可分為：根據(jù)保護目的不同，安全煤巖柱可分為：防水安全煤巖柱防水安全煤巖柱、防砂安全煤巖柱防砂安全煤巖柱和和防塌安全煤巖柱防塌安全煤巖柱。 1防水安全煤巖柱防水安全煤巖柱 在水體底界面至煤層開采上限之間所留設(shè)的防止水體中的在水體底界面至煤層開采上限之間所留設(shè)的防止水體中的水潰入井下的煤和巖層塊段稱為防水安全煤巖柱。防水安水潰入井下的煤和巖層塊段稱為防水安全煤巖柱。防水安全煤巖柱適用于以下條件：全煤巖柱適用于以下條件：含水層上工作面下工作面煤柱采動裂隙第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤

18、的技術(shù)措施第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施（1 1）各種水體下采煤；）各種水體下采煤；（2 2）各類地表水體和第四紀、第三紀松散含水層下開采急）各類地表水體和第四紀、第三紀松散含水層下開采急傾斜煤層；傾斜煤層；（3 3）厚度大、富水性強、補給充足的第四紀、第三紀松散）厚度大、富水性強、補給充足的第四紀、第三紀松散含水層下開采緩傾斜或傾斜煤層；含水層下開采緩傾斜或傾斜煤層；（4 4）水體與基巖間無隔水層或隔水層極薄條件下開采緩傾）水體與基巖間無隔水層或隔水層極薄條件下開采緩傾斜或傾斜煤層；斜或傾斜煤層；（5 5）含水豐富、補給充足的基巖含水層特別是巖溶水體下）含水豐富、補給

19、充足的基巖含水層特別是巖溶水體下采煤；采煤；（6 6）在水庫、水源、水渠和池塘等生產(chǎn)、生活要求保護的）在水庫、水源、水渠和池塘等生產(chǎn)、生活要求保護的水體下采煤；水體下采煤；（7 7）礦井排水能力有限或礦井涌水量增加會惡化工作面作）礦井排水能力有限或礦井涌水量增加會惡化工作面作業(yè)環(huán)境的條件下采煤。業(yè)環(huán)境的條件下采煤。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 防水安全煤巖柱的高度等于預(yù)計的導水裂縫帶最大防水安全煤巖柱的高度等于預(yù)計的導水裂縫帶最大高度加上適當?shù)谋Ｗo層厚度（圖高度加上適當?shù)谋Ｗo層厚度（圖6-46-4），即：），即： H H水水= =H H導導+ +H Hb b式中，式中

20、，H H水水- -防水安全煤巖柱的高度，防水安全煤巖柱的高度，m m； H H導導- -導水裂縫帶最大高度，導水裂縫帶最大高度，m m；按前述公式計算。；按前述公式計算。 H Hb b- -保護層厚度，保護層厚度，m m。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 如果上覆巖層無松散層覆蓋或采深較小，在留如果上覆巖層無松散層覆蓋或采深較小，在留設(shè)防水安全煤巖柱時還應(yīng)考慮地表裂縫的深度，即：設(shè)防水安全煤巖柱時還應(yīng)考慮地表裂縫的深度，即： H H水水= =H H導導+ +H Hb b+H+Hd d （6-196-19） 式中，式中，H Hd d地表裂縫的深度，根據(jù)經(jīng)驗確定。地表裂縫的深

21、度，根據(jù)經(jīng)驗確定。 如果松散層為強或中等含水層，且直接與基巖如果松散層為強或中等含水層，且直接與基巖接觸，而基巖風化帶也含水，在留設(shè)防水安全煤巖接觸，而基巖風化帶也含水，在留設(shè)防水安全煤巖柱時應(yīng)考慮基巖風化帶的深度，則有柱時應(yīng)考慮基巖風化帶的深度，則有 H H水水=H=H導導+H+Hb b+H+Hf f （6-206-20） 式中，式中，H Hf f基巖風化帶厚度，基巖風化帶厚度，m m，根據(jù)勘探資料，根據(jù)勘探資料確定。確定。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施2 2防砂安全煤巖柱防砂安全煤巖柱 在松散弱含水層底界面至煤層開采上限之間為防止在松散弱含水層底界面至煤層開采上限之

22、間為防止流砂潰入井下而保留的煤層和巖層塊段稱為防砂安全煤巖流砂潰入井下而保留的煤層和巖層塊段稱為防砂安全煤巖柱。其作用是防止冒落帶進入或接近松散層，確保泥砂不柱。其作用是防止冒落帶進入或接近松散層，確保泥砂不潰入井下，防砂安全煤巖柱等于冒落帶高度加上保護層厚潰入井下，防砂安全煤巖柱等于冒落帶高度加上保護層厚度（圖度（圖6-56-5），即），即 H Hs s= =H H冒冒+ +H Hb b （6-216-21） 式中，式中，H H冒冒冒落帶高度，按本節(jié)前述公式計算。冒落帶高度，按本節(jié)前述公式計算。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 防砂安全煤巖柱適用條件：防砂安全煤巖柱適用

23、條件： （1 1）地表僅有規(guī)模較小的水體，補給有限，容易疏）地表僅有規(guī)模較小的水體，補給有限，容易疏干或滲入量不大；干或滲入量不大； （2 2）地表雖有規(guī)模大的水體，但水體和基巖之間有）地表雖有規(guī)模大的水體，但水體和基巖之間有厚度較大的粘土、亞粘土層等；厚度較大的粘土、亞粘土層等； （3 3）第三、第四紀松散層較厚，含水層和隔水層交）第三、第四紀松散層較厚，含水層和隔水層交錯沉積。松散層中，下部僅有富水性弱、補給有限的弱含錯沉積。松散層中，下部僅有富水性弱、補給有限的弱含水層；或整個松散層為單一結(jié)構(gòu)的弱含水層；水層；或整個松散層為單一結(jié)構(gòu)的弱含水層； （4 4）在基巖中有含水性弱、補給量小的含

24、水層，并）在基巖中有含水性弱、補給量小的含水層，并且其底界面至開采煤層頂面的隔水層最小厚度大于冒落帶且其底界面至開采煤層頂面的隔水層最小厚度大于冒落帶高度，小于裂縫帶高度的情況下，這時的煤巖柱也屬防砂高度，小于裂縫帶高度的情況下，這時的煤巖柱也屬防砂安全煤巖柱。安全煤巖柱。 （5 5）礦井排水能力富裕時，允許礦井涌水量有遞增）礦井排水能力富裕時，允許礦井涌水量有遞增的趨勢，但其最大涌水量不超過實際的排水能力。的趨勢，但其最大涌水量不超過實際的排水能力。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施3 3防塌安全煤巖柱防塌安全煤巖柱 在松散粘土層和已經(jīng)疏干的松散含水層底界面與煤在松散粘土

25、層和已經(jīng)疏干的松散含水層底界面與煤層開采上限之間為防止泥砂潰入采空區(qū)而保留的煤層和巖層開采上限之間為防止泥砂潰入采空區(qū)而保留的煤層和巖層塊段稱為防塌安全煤巖柱。防塌安全煤巖柱也稱煤皮煤層塊段稱為防塌安全煤巖柱。防塌安全煤巖柱也稱煤皮煤柱，留設(shè)防塌安全煤巖柱時是允許導水裂縫帶和冒落帶波柱，留設(shè)防塌安全煤巖柱時是允許導水裂縫帶和冒落帶波及松散弱含水層底部，礦井的涌水量會增大。防塌安全煤及松散弱含水層底部，礦井的涌水量會增大。防塌安全煤巖柱的垂高接近或等于冒落帶高度（圖巖柱的垂高接近或等于冒落帶高度（圖6-66-6），即），即 H Ht t= =H H冒冒 （6-226-22）第三節(jié)第三節(jié) 水體下采

26、煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 防塌安全煤巖柱的適用條件為：防塌安全煤巖柱的適用條件為： （1 1）地表水體小，補給不充分或無經(jīng)常性補給，且）地表水體小，補給不充分或無經(jīng)常性補給，且水體與煤層基巖之間全部或底部為厚度大的弱含水層與隔水體與煤層基巖之間全部或底部為厚度大的弱含水層與隔水層互層；水層互層； （2 2）地表水體雖大，但系季節(jié)性或非經(jīng)常性的，補）地表水體雖大，但系季節(jié)性或非經(jīng)常性的，補給水源又進行了處理，且水體與基巖之間為厚度大的弱含給水源又進行了處理，且水體與基巖之間為厚度大的弱含水層隔水層互層的松散層；水層隔水層互層的松散層； （3 3）具有多層結(jié)構(gòu)的松散層，且底部為厚層弱含水）

27、具有多層結(jié)構(gòu)的松散層，且底部為厚層弱含水層；層； （4 4）當煤層頂板為弱含水層，且補給不足，含水層）當煤層頂板為弱含水層，且補給不足，含水層與煤層的距離接近于冒落帶高度時。與煤層的距離接近于冒落帶高度時。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 4 4保護層厚度的確定保護層厚度的確定 由于冒落帶、導水裂縫帶高度預(yù)測存在一定的偏差，由于冒落帶、導水裂縫帶高度預(yù)測存在一定的偏差，因此在留設(shè)各類安全煤巖柱時，均要加進保護層厚度?，F(xiàn)因此在留設(shè)各類安全煤巖柱時，均要加進保護層厚度?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，不同性質(zhì)的覆巖應(yīng)增加不同的保護層厚度。場應(yīng)用表明，不同性質(zhì)的覆巖應(yīng)增加不同的保護層厚度。各種條

28、件下保護層厚度選取方法如下：各種條件下保護層厚度選取方法如下： （1 1）在緩傾斜煤層開采條件下，保護層厚度見表）在緩傾斜煤層開采條件下，保護層厚度見表6-1 6-1 和表和表6-26-2。 （2 2）在急傾斜煤層開采條件下防水安全煤巖柱和防）在急傾斜煤層開采條件下防水安全煤巖柱和防砂安全煤巖柱中的保護層厚度按表砂安全煤巖柱中的保護層厚度按表6-36-3選取。選取。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 表表6-46-4為水體采動程度，賦存狀態(tài)及煤巖柱類型表，為水體采動程度，賦存狀態(tài)及煤巖柱類型表，可供參考。可供參考。第三節(jié)

29、第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施二、處理水體二、處理水體 處理水體是水體下（上）采煤的一項有效而又不得處理水體是水體下（上）采煤的一項有效而又不得已的措施。主要包括兩方面：已的措施。主要包括兩方面：疏降水體疏降水體和和處理水體補給來處理水體補給來源源。 1 1疏降水體措施（疏降水體措施（Drainage) 在水體下（上）采煤時，有時水體距離煤層很近，在水體下（上）采煤時，有時水體距離煤層很近，不可能采取留設(shè)防水煤巖柱和采取開采措施的方法進行開不可能采取留設(shè)防水煤巖柱和采取開采措施的方法進行開采，必須對水體進行疏降，以降低含水

30、層水壓和水量。采，必須對水體進行疏降，以降低含水層水壓和水量。 疏降水體的方法有疏降水體的方法有鉆孔疏降鉆孔疏降、巷道疏降巷道疏降、聯(lián)合疏降聯(lián)合疏降、回采疏降回采疏降和和多礦井分區(qū)排水聯(lián)合疏降多礦井分區(qū)排水聯(lián)合疏降。 鉆孔疏降、巷道疏降鉆孔疏降、巷道疏降就是通過鉆孔和巷道直接抽排就是通過鉆孔和巷道直接抽排含水層中的水，使含水層疏干或水位降低，然后進行開采。含水層中的水，使含水層疏干或水位降低，然后進行開采。 第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 聯(lián)合疏降聯(lián)合疏降是根據(jù)地質(zhì)采礦條件、含水層特點，是根據(jù)地質(zhì)采礦條件、含水層特點，采用巷道、鉆孔聯(lián)合疏降水體。具體為先掘進疏水采用巷道

31、、鉆孔聯(lián)合疏降水體。具體為先掘進疏水巷道和石門，然后再在其中打鉆孔穿過含水層放水巷道和石門，然后再在其中打鉆孔穿過含水層放水進行疏降。進行疏降。 回采疏降回采疏降就是通過開采離含水層遠的工作面，就是通過開采離含水層遠的工作面，使含水層水通過這些工作面的采動影響緩慢流出，使含水層水通過這些工作面的采動影響緩慢流出，以降低含水層水位，達到疏降的目的?；夭墒杞颠m以降低含水層水位，達到疏降的目的?；夭墒杞颠m合于弱含水層和補給來源有限的含水層。合于弱含水層和補給來源有限的含水層。 多礦井分區(qū)排水聯(lián)合疏降多礦井分區(qū)排水聯(lián)合疏降是根據(jù)地下水連通的是根據(jù)地下水連通的特點，采用多個礦井排水聯(lián)合疏降，以達到快速疏

32、特點，采用多個礦井排水聯(lián)合疏降，以達到快速疏水的目的。水的目的。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施2 2處理水體補給來源處理水體補給來源（Water resource processing) 處理水體補給來源就是在回采前用水文地質(zhì)、工程地質(zhì)處理水體補給來源就是在回采前用水文地質(zhì)、工程地質(zhì)的方法對補給水體的主要來源進行處理。具體的方法有：的方法對補給水體的主要來源進行處理。具體的方法有： （1 1）河流改道。使其不流經(jīng)采空區(qū)上方，達到安全開采）河流改道。使其不流經(jīng)采空區(qū)上方，達到安全開采的目的；的目的； （2 2）帷幕注漿堵水。就是通過成排的鉆孔將水泥、粘土）帷幕注漿堵水。就

33、是通過成排的鉆孔將水泥、粘土等材料注入含水層中，形成地下?lián)跛∧?，切斷地下水補給等材料注入含水層中，形成地下?lián)跛∧唬袛嗟叵滤a給的通道。該法適用于含水層厚度較小但流量較大、水文地質(zhì)的通道。該法適用于含水層厚度較小但流量較大、水文地質(zhì)條件清楚并具備可靠的隔水邊界的含水層下開采。條件清楚并具備可靠的隔水邊界的含水層下開采。 （3 3）巷道截水。對于山地礦區(qū)或露天礦區(qū)，在巖層內(nèi)開）巷道截水。對于山地礦區(qū)或露天礦區(qū)，在巖層內(nèi)開掘?qū)ｉT巷道截水，是切斷含水層補給的一種有效方法。掘?qū)ｉT巷道截水，是切斷含水層補給的一種有效方法。 另外，還可通過地面修筑攔洪壩、建水庫、填裂縫、鋪另外，還可通過地面修筑攔洪壩

34、、建水庫、填裂縫、鋪河床、修水渠等，使地面水與井下不連通。河床、修水渠等，使地面水與井下不連通。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施三、開采技術(shù)措施三、開采技術(shù)措施 采用開采措施的目的是減小頂?shù)装鍘r體的破壞范采用開采措施的目的是減小頂?shù)装鍘r體的破壞范圍，以達到安全采礦的目的。開采措施主要有：試探開圍，以達到安全采礦的目的。開采措施主要有：試探開采、充填開采、柱式開采、分區(qū)開采、間歇式開采、協(xié)采、充填開采、柱式開采、分區(qū)開采、間歇式開采、協(xié)調(diào)開采等，下面分別敘述。調(diào)開采等，下面分別敘述。 1.1.試探試探開采（開采（Probing mining) 試探開采是水體下開采的一個重要

35、技術(shù)原則。試探試探開采是水體下開采的一個重要技術(shù)原則。試探開采就是先采遠離水體、后采近鄰水體下面的煤層；先開采就是先采遠離水體、后采近鄰水體下面的煤層；先采隔水層厚、后采隔水層薄的煤層；先采地質(zhì)條件簡單、采隔水層厚、后采隔水層薄的煤層；先采地質(zhì)條件簡單、后采地質(zhì)條件復雜的煤層；先采較深部，后采較淺部的后采地質(zhì)條件復雜的煤層；先采較深部，后采較淺部的煤層。通過先易后難地試探性開采，逐步接近水體。煤層。通過先易后難地試探性開采，逐步接近水體。 第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施2.2.充填開采（充填開采（Backfilling mining) 充填開采通過外來材料對采空區(qū)進行充

36、填，以減少充填開采通過外來材料對采空區(qū)進行充填，以減少采出空間，減小覆巖移動破壞范圍，從而達到安全采煤的采出空間，減小覆巖移動破壞范圍，從而達到安全采煤的目的。目的。 對水體上采煤而言，充填開采可減小支承壓力、增對水體上采煤而言，充填開采可減小支承壓力、增加底板的壓力、減少底板上鼓量和破壞深度，使承壓水上加底板的壓力、減少底板上鼓量和破壞深度，使承壓水上開采安全。開采安全。 現(xiàn)場實測表明：充填開采頂板壓力集中系數(shù)是全部垮現(xiàn)場實測表明：充填開采頂板壓力集中系數(shù)是全部垮落法開采的落法開采的1/51/51/121/12，壓力變化幅度值為，壓力變化幅度值為1/61/61/151/15，底，底板破壞最大

37、深度為板破壞最大深度為5m5m左右。左右。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施3.3.部分開采部分開采(Partial mining) 部分開采包括條帶開采、房柱式開采、刀柱式開采等部分開采包括條帶開采、房柱式開采、刀柱式開采等短壁開采方法。短壁開采方法。 其目的是減小工作面的開采寬度，從而減小頂、底板的其目的是減小工作面的開采寬度，從而減小頂、底板的破壞范圍，使破裂范圍不觸及含水層，達到安全采煤的目的。破壞范圍，使破裂范圍不觸及含水層，達到安全采煤的目的。 理論和實踐表明：在工作面條件基本相同的條件下，工理論和實踐表明：在工作面條件基本相同的條件下，工作面斜長增加作面斜長增

38、加3.33.3倍，底板破壞深度增加倍，底板破壞深度增加4 4倍，在底板隔水層倍，在底板隔水層厚度不變的前提下，減小工作面斜長可減小底板破壞深度，厚度不變的前提下，減小工作面斜長可減小底板破壞深度，增大相對隔水層厚度，增強抵抗水壓的能力。增大相對隔水層厚度，增強抵抗水壓的能力。 目前國內(nèi)在水體上采煤時大多采用條帶開采，有時也采用目前國內(nèi)在水體上采煤時大多采用條帶開采，有時也采用柱式開采。柱式開采。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施4.4.分區(qū)開采（分區(qū)開采（Sectional mining) 分區(qū)開采是水體下開采減少災(zāi)害損失的一個分區(qū)開采是水體下開采減少災(zāi)害損失的一個重要措施

39、。分區(qū)開采有兩種方法，一是在同一礦井重要措施。分區(qū)開采有兩種方法，一是在同一礦井（或井田）內(nèi)隔離采區(qū)進行開采；二是建立若干單（或井田）內(nèi)隔離采區(qū)進行開采；二是建立若干單獨礦井同時開采或分別開采。獨礦井同時開采或分別開采。 該方法的目的就是使各采區(qū)相互獨立，防止該方法的目的就是使各采區(qū)相互獨立，防止礦井突水時淹沒整個礦井。在淺部開采和水源補給礦井突水時淹沒整個礦井。在淺部開采和水源補給充足的條件下常采用此方法。充足的條件下常采用此方法。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施5.5.分層（分階段）分層（分階段）間歇開采（間歇開采（Slicing mining) 分層間歇開采是將厚煤

40、層分成幾個分層進行開采的方法。分層間歇開采是將厚煤層分成幾個分層進行開采的方法。 從前面的冒落帶、導水裂縫帶高度計算式中可見，冒從前面的冒落帶、導水裂縫帶高度計算式中可見，冒落帶、導水裂縫帶高度隨煤層采動次數(shù)的增加，其增加幅落帶、導水裂縫帶高度隨煤層采動次數(shù)的增加，其增加幅度逐漸減小。即分層開采時覆巖的冒落帶、導水裂縫帶高度逐漸減小。即分層開采時覆巖的冒落帶、導水裂縫帶高度比一次采全厚時要小的多，同時使整個覆巖破壞均衡，度比一次采全厚時要小的多，同時使整個覆巖破壞均衡，對水體下采煤有利。對水體下采煤有利。 對于厚松散層下淺部煤層的開采或安全煤巖柱中基巖對于厚松散層下淺部煤層的開采或安全煤巖柱中

41、基巖厚度較小的條件，分層間歇開采具有明顯的效果。厚度較小的條件，分層間歇開采具有明顯的效果。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 應(yīng)用分層間歇開采應(yīng)注意：應(yīng)用分層間歇開采應(yīng)注意： 第一，要先探后采；第一，要先探后采； 第二，應(yīng)盡量避免上、下煤層第二，應(yīng)盡量避免上、下煤層( (或分層或分層) )開采邊界開采邊界的重疊，以消除變形值的疊加和減小對其原有隔水的重疊，以消除變形值的疊加和減小對其原有隔水性的破壞程度；性的破壞程度； 第三，分層開采的間歇時間要合理，間歇時間應(yīng)第三，分層開采的間歇時間要合理，間歇時間應(yīng)根據(jù)采區(qū)地質(zhì)條件和巖層移動規(guī)律來確定。根據(jù)采區(qū)地質(zhì)條件和巖層移動規(guī)律來

42、確定。 當覆巖是中等硬度的巖層時，冒落帶，導水裂隙當覆巖是中等硬度的巖層時，冒落帶，導水裂隙帶內(nèi)的巖層，一般在采后帶內(nèi)的巖層，一般在采后3 34 4個月就基本上趨于穩(wěn)個月就基本上趨于穩(wěn)定，此后便可開采下一個分層。定，此后便可開采下一個分層。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施6.6.協(xié)調(diào)開采（協(xié)調(diào)開采（Harmonic mining) 協(xié)調(diào)開采是水體上采煤減小底板采動破壞的有效方協(xié)調(diào)開采是水體上采煤減小底板采動破壞的有效方法。其目的就是通過適當?shù)夭贾脙擅簩拥墓ぷ髅?，以減小法。其目的就是通過適當?shù)夭贾脙擅簩拥墓ぷ髅?，以減小采動的支承壓力和底板巖體破壞的深度。協(xié)調(diào)可分為不同采動的

43、支承壓力和底板巖體破壞的深度。協(xié)調(diào)可分為不同煤層的協(xié)調(diào)開采和同一煤層的協(xié)調(diào)開采。煤層的協(xié)調(diào)開采和同一煤層的協(xié)調(diào)開采。 除了以上方法外，還有減小開采厚度、底板加固采除了以上方法外，還有減小開采厚度、底板加固采煤法等等。各種方法都具有一定的優(yōu)缺點和適用條件，在煤法等等。各種方法都具有一定的優(yōu)缺點和適用條件，在實際中應(yīng)結(jié)合具體的條件，選取適當?shù)姆椒ú⒉扇《喾N方實際中應(yīng)結(jié)合具體的條件，選取適當?shù)姆椒ú⒉扇《喾N方法，以達到安全、經(jīng)濟目的。法，以達到安全、經(jīng)濟目的。第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施 水體下開采除了做好上覆水體的防治和選擇合理水體下開采除了做好上覆水體的防治和選擇合理的

44、井下開采措施外，還必須建立完善的防排水系統(tǒng)。的井下開采措施外，還必須建立完善的防排水系統(tǒng)。 首先，礦井排水設(shè)備能力、排水管理系統(tǒng)、水倉首先，礦井排水設(shè)備能力、排水管理系統(tǒng)、水倉儲水能力以及下山開采的排水工程設(shè)施都要配套，能儲水能力以及下山開采的排水工程設(shè)施都要配套，能夠適應(yīng)疏水降壓或增加礦井涌水量的需要，并保持一夠適應(yīng)疏水降壓或增加礦井涌水量的需要，并保持一定的后備能力，防止突發(fā)事件發(fā)生；定的后備能力，防止突發(fā)事件發(fā)生； 其次，要建立突水搶險制度，規(guī)定水害避災(zāi)路線，其次，要建立突水搶險制度，規(guī)定水害避災(zāi)路線，設(shè)置完備的安全出口，開采前應(yīng)進行避災(zāi)演習。設(shè)置完備的安全出口，開采前應(yīng)進行避災(zāi)演習。

45、同時，要加強對職工的安全教育以及嚴格執(zhí)行安同時，要加強對職工的安全教育以及嚴格執(zhí)行安全規(guī)程和各項條例的教育。全規(guī)程和各項條例的教育。第六章第六章 水體下與承壓水上采煤水體下與承壓水上采煤第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 覆巖破壞規(guī)律覆巖破壞規(guī)律第三節(jié)第三節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施水體下采煤的技術(shù)措施第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤一、底板突水類型及底板破壞規(guī)律一、底板突水類型及底板破壞規(guī)律( (一一) )基本概念基本概念 1 1煤層底板煤層底板巖溶水（巖溶水（Karst water from bed bottom) 賦存和運動于煤層底板巖溶地層空間中

46、的水體和水流叫賦存和運動于煤層底板巖溶地層空間中的水體和水流叫做煤層底板巖溶水，又稱底板承壓水。它不同于松散層內(nèi)的孔做煤層底板巖溶水，又稱底板承壓水。它不同于松散層內(nèi)的孔隙水和基巖裂隙水，具有本身的逕流特征和運動規(guī)律。隙水和基巖裂隙水，具有本身的逕流特征和運動規(guī)律。 2 2隔水層（隔水層（Water-resisting layer)與等值隔水層與等值隔水層(Equivalence water-resisting layer) 存在于含水層與開采煤層底板、巷道和采空區(qū)之間的能存在于含水層與開采煤層底板、巷道和采空區(qū)之間的能阻礙或減弱水流動的巖層。該巖層內(nèi)的孔隙不連通，地下水無阻礙或減弱水流動的巖

47、層。該巖層內(nèi)的孔隙不連通，地下水無運動條件，稱其為隔水層，亦稱保護層。運動條件，稱其為隔水層，亦稱保護層。 第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤3 3突水系數(shù)（突水系數(shù)（Water inrush coefficient)突水系數(shù)是水壓值與隔水層厚度的比值：突水系數(shù)是水壓值與隔水層厚度的比值：mpT (6-23)式中式中T T突水系數(shù)，突水系數(shù)， Mpa/mMpa/m； p p水壓力值，水壓力值，MPaMPa； m m隔水層厚度，隔水層厚度，m m。 部分礦區(qū)極限突水系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見表部分礦區(qū)極限突水系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見表6-56-5。當突。當突水系數(shù)超過表中數(shù)值時，即有可能發(fā)生突水事故。水系數(shù)超過表

48、中數(shù)值時，即有可能發(fā)生突水事故。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤（二）底板突水的類型（二）底板突水的類型 1 1按突水地點分，底板突水有按突水地點分，底板突水有巷道突水巷道突水與與采煤工采煤工作面突水作面突水。 2 2按突水的動態(tài)表現(xiàn)形式有：按突水的動態(tài)表現(xiàn)形式有： （1 1）爆發(fā)型：直接在采掘工作地點附近發(fā)生，一旦）爆發(fā)型：直接在采掘工作地點附近發(fā)生，一旦突水，突水量在瞬間即達到峰值，突水峰值過后，突水突水，突水量在瞬間即達到峰值，突水峰值過后，突水量趨于穩(wěn)定或逐漸減小。爆發(fā)型突水來勢猛、速度快、量趨于穩(wěn)定或逐漸減小。爆發(fā)型突水來勢猛、速度快、沖擊力大，常有巖塊碎屑伴水沖出。沖擊力大，

49、常有巖塊碎屑伴水沖出。 （2 2）緩沖型：直接在采掘工作地點附近發(fā)生，突水）緩沖型：直接在采掘工作地點附近發(fā)生，突水量由小到大逐漸增長，經(jīng)幾小時、兒天甚至幾個月才達量由小到大逐漸增長，經(jīng)幾小時、兒天甚至幾個月才達到峰值。到峰值。 （3 3）滯后型：采掘工作面推進到一定距離后，在巷）滯后型：采掘工作面推進到一定距離后，在巷道或采空區(qū)內(nèi)發(fā)生突水，其滯后時間為幾天、幾個月甚道或采空區(qū)內(nèi)發(fā)生突水，其滯后時間為幾天、幾個月甚至幾年，突水最可急可緩。至幾年，突水最可急可緩。 第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤3 3按突水量的大小可分為：按突水量的大小可分為：(1)(1)特大型突水事故，突水量為特大型突

50、水事故，突水量為50m3/min50m3/min以上；以上；(2)(2)大型突水事故，突水量為大型突水事故，突水量為202049 m3/min49 m3/min；(3)(3)中型突水事故，突水量為中型突水事故，突水量為5 519m3/min19m3/min；(4)(4)小型突水事故，突水量小于小型突水事故，突水量小于5 m3/min5 m3/min。（三）開采后煤層底板巖層的破壞規(guī)律（三）開采后煤層底板巖層的破壞規(guī)律 在開采過程中，煤層底板應(yīng)力重新分布造成在開采過程中，煤層底板應(yīng)力重新分布造成底板巖層的變形與破壞，削弱了底板巖層的阻水能底板巖層的變形與破壞，削弱了底板巖層的阻水能力，甚至形成突

51、水通道。力，甚至形成突水通道。 因此，研究開采后煤層底板的應(yīng)力重新分布、因此，研究開采后煤層底板的應(yīng)力重新分布、變形與破壞的規(guī)律，是防止底板突水的基礎(chǔ)。變形與破壞的規(guī)律，是防止底板突水的基礎(chǔ)。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤1 1開采過程中底板應(yīng)力與變形情況開采過程中底板應(yīng)力與變形情況 在開采過程中，工作面前方的煤壁和底板處在增壓區(qū)內(nèi)，在開采過程中，工作面前方的煤壁和底板處在增壓區(qū)內(nèi)，支承壓力使煤層底板壓縮。支承壓力使煤層底板壓縮。 當工作面推進跨過此處時，采空區(qū)處在減壓區(qū)內(nèi)，底板當工作面推進跨過此處時，采空區(qū)處在減壓區(qū)內(nèi)，底板巖層從壓縮狀態(tài)轉(zhuǎn)為膨脹狀態(tài)，產(chǎn)生底鼓，可能出現(xiàn)斷裂。巖層從壓

52、縮狀態(tài)轉(zhuǎn)為膨脹狀態(tài)，產(chǎn)生底鼓，可能出現(xiàn)斷裂。 隨工作面推進，采空區(qū)中的垮落巖塊壓實，底板重新處隨工作面推進，采空區(qū)中的垮落巖塊壓實，底板重新處于增壓區(qū)內(nèi)，又從膨脹狀態(tài)轉(zhuǎn)為壓縮狀態(tài)。于增壓區(qū)內(nèi)，又從膨脹狀態(tài)轉(zhuǎn)為壓縮狀態(tài)。 在工作面推進過程中，底板各處都要經(jīng)受壓縮、膨脹和在工作面推進過程中，底板各處都要經(jīng)受壓縮、膨脹和再壓縮作用的過程。再壓縮作用的過程。 底板沿工作面推進方向受到壓縮、膨脹和再壓縮的作用底板沿工作面推進方向受到壓縮、膨脹和再壓縮的作用( (圖圖6-7)6-7)。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤在支承壓力的作用下，底板中出現(xiàn)水平拉應(yīng)力；在壓縮在支承壓力的作用下，底板中出現(xiàn)水平拉

53、應(yīng)力；在壓縮區(qū)和膨脹區(qū)分界處的底板中出現(xiàn)剪應(yīng)力。拉應(yīng)力和剪應(yīng)區(qū)和膨脹區(qū)分界處的底板中出現(xiàn)剪應(yīng)力。拉應(yīng)力和剪應(yīng)力使底板出現(xiàn)斷裂。垂直斷裂與順層斷裂交叉，形成底力使底板出現(xiàn)斷裂。垂直斷裂與順層斷裂交叉，形成底板破壞帶。成為底板突水的誘發(fā)因素。板破壞帶。成為底板突水的誘發(fā)因素。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤2 2煤層底板的煤層底板的“下三帶下三帶”（Floor three zones) 根據(jù)煤層底板破壞情況及地下水的導升情況，根據(jù)煤層底板破壞情況及地下水的導升情況，在工作面連續(xù)推進后，煤層底板可分為在工作面連續(xù)推進后，煤層底板可分為“下三帶下三帶” 。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤

54、（1 1）破壞帶：鄰接工作面的直接底板受到破壞，出現(xiàn)）破壞帶：鄰接工作面的直接底板受到破壞，出現(xiàn)一系列沿層面和垂直于層面的斷裂，使其導水能力增強，其一系列沿層面和垂直于層面的斷裂，使其導水能力增強，其厚度稱底板破壞厚度稱底板破壞深度（深度（Failure depth of coal seam floor)。 （2 2）完整巖層帶：位于破壞帶之下，巖層雖然受到支）完整巖層帶：位于破壞帶之下，巖層雖然受到支承壓力的作用，甚至產(chǎn)生彈性或塑性變形，但仍然能保持連承壓力的作用，甚至產(chǎn)生彈性或塑性變形，但仍然能保持連續(xù)性，其阻水能力未發(fā)生變化。因此，稱完整巖層帶或保護續(xù)性，其阻水能力未發(fā)生變化。因此，稱完

55、整巖層帶或保護層帶。層帶。 （3 3）地下水導升帶：地下水導升帶指底板含水層中的）地下水導升帶：地下水導升帶指底板含水層中的承壓水沿隔水層裂隙上升的高度，即由含水層頂面至承壓水承壓水沿隔水層裂隙上升的高度，即由含水層頂面至承壓水導升標高之間的部分，其厚度為導升標高之間的部分，其厚度為h h3 3（上圖）。地下水導升帶（上圖）。地下水導升帶的厚度，取決于承壓水的壓力及隔水層裂隙的發(fā)育程度和受的厚度，取決于承壓水的壓力及隔水層裂隙的發(fā)育程度和受開采影響的劇烈程度。開采影響的劇烈程度。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤根據(jù)根據(jù) “下三帶下三帶”理論，對承壓水體上采煤進行安全預(yù)理論，對承壓水體上采

56、煤進行安全預(yù)測，存在四種情況測，存在四種情況( (參見表參見表6-6)6-6)。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤 二、影響底板突水的因素二、影響底板突水的因素 在采動附加應(yīng)力和底板水壓力作用下，底板在采動附加應(yīng)力和底板水壓力作用下，底板巖體產(chǎn)生移動、破壞，在底板形成底板采動導水巖體產(chǎn)生移動、破壞，在底板形成底板采動導水破壞帶、底板阻水帶和底板承壓水導升帶。破壞帶、底板阻水帶和底板承壓水導升帶。 底板阻水帶的厚度、承壓水的壓力是決定底底板阻水帶的厚度、承壓水的壓力是決定底板突水的關(guān)鍵因素。板突水的關(guān)鍵因素。 國內(nèi)有的學者提出底板突水的國內(nèi)有的學者提出底板突水的“六因素說六因素說”，即煤層底

57、板含水層的富水性、含水層的水頭壓力、即煤層底板含水層的富水性、含水層的水頭壓力、地質(zhì)構(gòu)造、底板隔水層的厚度與結(jié)構(gòu)、礦山壓力地質(zhì)構(gòu)造、底板隔水層的厚度與結(jié)構(gòu)、礦山壓力以及開采方法。以及開采方法。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤1 1水源條件水源條件 水源條件包括水量和水壓，水量是突水的物質(zhì)水源條件包括水量和水壓，水量是突水的物質(zhì)基礎(chǔ)，水壓是突水的動力。水量越豐富，突水量越大，基礎(chǔ)，水壓是突水的動力。水量越豐富，突水量越大，危害性也大。危害性也大。 水壓的作用表現(xiàn)為：處于封閉狀態(tài)的巖溶水不水壓的作用表現(xiàn)為：處于封閉狀態(tài)的巖溶水不斷地溶蝕、沖刷構(gòu)造裂隙，形成通道，由含水層上升斷地溶蝕、沖刷構(gòu)造

58、裂隙，形成通道，由含水層上升進入到底板隔水層，從而破壞了底板隔水層。水壓越進入到底板隔水層，從而破壞了底板隔水層。水壓越大，這種破壞作用越嚴重，地下水導升帶就越大。大，這種破壞作用越嚴重，地下水導升帶就越大。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤2 2礦山壓力礦山壓力絕大部分工作面底板突水與礦壓作用有直接關(guān)系，絕大部分工作面底板突水與礦壓作用有直接關(guān)系，影響礦壓作用的因素有頂板巖體結(jié)構(gòu)、支護方式、影響礦壓作用的因素有頂板巖體結(jié)構(gòu)、支護方式、控頂距等。礦山壓力誘發(fā)底板突水，有如下規(guī)律：控頂距等。礦山壓力誘發(fā)底板突水，有如下規(guī)律： （1 1）無周期來壓或周期來壓不明顯的頂板，支）無周期來壓或周期來

59、壓不明顯的頂板，支承壓力較小，對底板破壞輕，突水事故較少；有周承壓力較小，對底板破壞輕，突水事故較少；有周期來壓的頂板，突水多發(fā)生在初次來壓或周期來壓期來壓的頂板，突水多發(fā)生在初次來壓或周期來壓期間，因為在初次來壓或周期來壓期間，對底板破期間，因為在初次來壓或周期來壓期間，對底板破壞嚴重。在時間上，突水多發(fā)生在工作面初次來壓壞嚴重。在時間上，突水多發(fā)生在工作面初次來壓和正常推進中二次來壓或周期來壓。和正常推進中二次來壓或周期來壓。第四節(jié)第四節(jié) 承壓水上采煤承壓水上采煤 （2 2）突水點的位置多數(shù)在工作面后部采空區(qū)邊緣）突水點的位置多數(shù)在工作面后部采空區(qū)邊緣附近。因為該處頂板垮落不充分，底板處于

60、膨脹狀態(tài)，附近。因為該處頂板垮落不充分，底板處于膨脹狀態(tài)，斷裂張開，阻水能力最弱。突水點多位于采空區(qū)周邊，斷裂張開，阻水能力最弱。突水點多位于采空區(qū)周邊，靠近煤壁靠近煤壁4 47m7m處或最外一排支柱的外側(cè)。這主要由于處或最外一排支柱的外側(cè)。這主要由于采空區(qū)周圍煤柱上產(chǎn)生支承壓力，采空區(qū)周圍底板巖體采空區(qū)周圍煤柱上產(chǎn)生支承壓力，采空區(qū)周圍底板巖體卸載，在支承壓力的作用下向采空區(qū)突出、膨脹，產(chǎn)生卸載，在支承壓力的作用下向采空區(qū)突出、膨脹，產(chǎn)生豎向裂隙和層間裂隙（離層），導致突水。豎向裂隙和層間裂隙（離層），導致突水。 （3）頂板初次來壓之前，在開）頂板初次來壓之前，在開切眼附近，由于老頂大而較長