实用矿井水防治理论与技术探讨

实用矿井水防治理论与技术探讨第一页，共六十三页。主要内容中国煤矿水害现状矿井水防治存在的主要问题关于顶板突水机理关于底板突水理论关于断层突水机理关于突水系数三维高密度探水技术第二页，共六十三页。1中国煤矿水害现状

——按水源划分地表水体水害事故4.9%冲积层水水害事故1.4%砂岩类含水层水害事故1.4%灰岩类岩溶水水害事故92.3%第三页，共六十三页。

——按空间位置划分地表水害4.9%

老窑水害0.8%老空水害1.6%顶板水害4.6%底板水害88.1%第四页，共六十三页。2矿井水防治存在的主要问题顶板突水机理及突水量预测问题

“上三带”理论理论；导水裂隙带高度底板突水机理理论研究方面

“下三带”理论理论基础为弹性力学理论；为浅部开采理论底板突水的预测预报方法

一直束缚于“突水系数”的概念富水性探测技术方面

二维物探手段不能解决工作面内部底板富水性问题第五页，共六十三页。3、关于顶板突水机理“上三带”理论“上四带”理论顶板水量增大因素顶板水量预计第六页，共六十三页。“上三带”理论

开采煤层之上存在三带：冒落带、导水裂缝带、弯曲带。冒落带和导水裂缝带统称冒裂带。第七页，共六十三页。第八页，共六十三页。导水裂隙带高度计算方法按照规程类比法经验公式法理论计算现场实测

第九页，共六十三页。《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（[2000]第18号）

第十页，共六十三页。类比法兖州鲍店煤矿3煤层综采放顶煤实测资料，该矿岩层倾角为时，k=7。由于华丰井田地层结构与鲍店井田十分类似，同时华丰矿1409工作面所开采的煤层就是相当于鲍井田的3煤层，因此，可以根据鲍店井田k1系数，来推测华丰井田的k2。已知鲍店井田的3煤层开采时岩层的倾角为5º，华丰矿1409工作面岩层的倾角为，则：华丰矿1409工作面的在采厚为6.50m的情况下，冒落带h1的高度为10.73m。第十一页，共六十三页。经验公式法

第十二页，共六十三页。现场实测

第十三页，共六十三页。顶板水量增大主要影响因素含水层厚度顶板岩体的构造发育度离层空间斑裂线矿山压力

第十四页，共六十三页。含水层厚度第十五页，共六十三页。第十六页，共六十三页。第十七页，共六十三页。第十八页，共六十三页。顶板岩体的构造发育度断层节理溶洞孔隙第十九页，共六十三页。离层空间第二十页，共六十三页。

“上四带”第二十一页，共六十三页。η——顶板峰值衰减系数

；Cx——岩梁之间力的传递系数；L——工作面跨度；σ1——未破裂岩层的最大抗压强度；γ——顶板岩层加权平均比重；H——未破裂岩层的埋深；。第二十二页，共六十三页。斑裂线第二十三页，共六十三页。华丰煤矿地表斑裂线第二十四页，共六十三页。斑裂线造成的下平巷涌水量增大机理第二十五页，共六十三页。矿山压力周期性矿山压力冲击地压第二十六页，共六十三页。周期性矿山压力第二十七页，共六十三页。离层形成的冲击地压第二十八页，共六十三页。冲击地压形成斑裂线第二十九页，共六十三页。4、关于底板突水理论“下三带”理论

“下三带”的理论观点最早是由原山东矿业学院一批科技人员在实践中提出的，并在实践中进行应用和发展。Ⅰ底板破坏带；Ⅱ完整岩层带；Ⅲ承压水导高带。第三十页，共六十三页。第三十一页，共六十三页。采场底板

“下四带”划分理论

第三十二页，共六十三页。第三十三页，共六十三页。底板破坏深度的计算方法经验公式第三十四页，共六十三页。“下四带”理论第三十五页，共六十三页。第三十六页，共六十三页。白庄煤矿7105工作面为-430m水平的第一个工作面，开采深度平均为520m，工作面斜长80m，煤层的倾角为10º，坚固性系数为3。底板损伤度0.33。第三十七页，共六十三页。根据“下三带”理论10.66m，根据“规程”10.36m，根据损伤经验公式21.23m,现场实测22.47m.第三十八页，共六十三页。底板破坏深度实测设备

——双端封堵侧漏仪第三十九页，共六十三页。5、关于断层突水机理第四十页，共六十三页。断层防水煤柱留设公式第四十一页，共六十三页。6、关于突水系数第四十二页，共六十三页。早在20世纪初，国外就有人注意到底板隔水层的作用

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。即：第四十三页，共六十三页。不突水临界值统计发现80%突水小于此值欧洲国家采用第四十四页，共六十三页。60年代至70年代，匈牙利国家矿业技术鉴定委员会将相对隔水层厚度的概念列入《矿业安全规程》同时对应用条件做了一些规定，其中要求采深不超过300m

第四十五页，共六十三页。我国在底板突水规律研究方面起始于60年代70年代中期，国家派科技人员去匈牙利考察，带回相对隔水层厚度的概念焦作矿区水文地质大会战中，提出了突水系数概念第四十六页，共六十三页。实际上相对隔水层概念的倒数！严格讲不是中国人提出的。第四十七页，共六十三页。规定突水系数的临界值实质上0.06临界值也不是中国人提出的第四十八页，共六十三页。1个标准大气压力=1.00336×0.098MPa=0.10108MPa≈0.1Mpa。第四十九页，共六十三页。严格讲，突水系数预测底板突水只能适用于采深小于300m，至多到500m！第五十页，共六十三页。70年代至80年代，人们发现利用突水系数进行突水预测预报不准确，究其原因，一个根本问题是未考虑矿压对底板的破坏因素。因此西安分院水文所对突水系数的表达式经过两次修改后确定为：第五十一页，共六十三页。列入1984年5月15日原煤炭工业部颁发的《矿井水文地质规程》及1989年9月9日原煤炭工业部颁发的《煤矿防治水工作条例》规定了两个临界值：0.1、0.06值得注意的是那时的采深有的达到了500m第五十二页，共六十三页。2009年8月17日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过的《煤矿防治水规定》使得突水系数回到上世纪70年代。第五十三页，共六十三页。建议在采深小于300m时，可以使用。在采深300m~500m时慎用，如果构造不发育可以用，如果构造发育，则小心。在采深大于500m时，必须考虑底板破坏深度。第五十四页，共六十三页。突水概率指数第五十五页，共六十三页。第五十六页，共六十三页。第五十七页，共六十三页。第五十八页，共六十三页。第五十九页，共六十三页。第六十页，共六十三页。第六十一页，共六十三页。E<0.6不突水E=0.6~0.8突水可能性较大E=0.8~1.0肯定突水第六十二页，共六十三页。内容梗概实用矿井水防治理论与技术探讨。1中国煤矿水害现状

——按水源划分。2矿井水防治存在的主要问题。顶板突水机理及突水量预测问题

“上三带”理论理论。底板突水机理理论研究方面

“下三带”理论理论基础为弹性力学理论。底板突水的预测预报方法

一直束缚于“突水系数”的概念。富水性探测技术方面

二维物探手段不能解决工作面内部底板富水性问题。开采煤层之上存在三带：冒落带、导水裂缝带、弯曲带。冒落带和导水裂缝带统称冒裂带。《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（[2000]第18号）。兖州鲍店煤矿3煤层综采放顶煤实测资料，该矿岩层倾角为时，k=7。已知鲍店井田的3煤层开采时岩层的倾角为5º，华丰矿1409工作面岩层的倾角为，则：。华丰矿1409工作面的在采厚为6.50m的情况下，冒落带h1的高度为10.73m。η——顶板峰值衰减系数。Cx——岩梁之间力的传递系数。L——工作面跨度。