断层导水性研究样本

附件3详细研发方案随着当代工业发展，国内外在水体下采煤积累了大量成功经验，各重要产煤国家在海下、河流下、湖泊下、含水松散层和含水岩层下、人工修建蓄水工业建筑物下、充水巷道与采场下进行了大量实验开采工作。英国、日本、加拿大、澳大利亚还成功地进行了海下采煤；美国则非常注重长壁开采对地表河流甚至小溪影响，国内煤炭资源分布广，不但平原地区、丘陵和山区地下蕴藏着丰富煤炭资源，并且各类水体下压煤量也很大。长期以来，河南理工大学特殊开采与岩层控制研究所积累了丰富水体下、河下采煤经验，水体下采煤技术已处在领先地位。一、概述吴庄逆断层位于矿井田中部，沿耿湾、吴庄、南缸窑、南寨一线延伸，延伸长度不不大于3.0km，自东向西重要通过16、13及15采区，断层倾向330°～10°，倾角30°～65°，落差0～95m，呈西小东大。在13采区，吴庄逆断层处在东南部，是13采区与11采区上山分界线，断层上盘已由1206、13A—补13钻孔及11扩大区采掘面进行充分揭露控制，断层下盘在13采区回风平巷及13A—补13钻孔某些揭露，初步判断吴庄逆断层在该区落差35～75米。13111工作面南部断层下盘揭露资料较少，因而吴庄逆断层在该区延展及富水性状况对13111工作面南部巷道掘进影响需要论证，因断层附近煤层较厚，为安全合理留设断层防水煤柱，解放更多煤炭可采资源,对该断层探查有很大积极意义。二、断层导水性研究吴庄逆断层位于矿井田中部，地质条件特殊，延展范畴广，此断层对采煤工作影响较大。断层导水研究，拟采用五种办法：=1\*GB3①理论分析（固流耦合数学模型）；=2\*GB3②相似材料模仿；=3\*GB3③数值模仿办法；=4\*GB3④经验办法；=5\*GB3⑤现场观测办法。理论分析（固流耦合数学模型）研究围岩和水互相作用关系，并通过数值模仿预测断层导水性，经相似材料模仿与经验值相比较，从而拟定该断层导水性，保证断层附近采煤安全进行。1、理论分析从定性方面分析，断层导水重要因素是，采动影响了断层薄弱活化（沿断层面产生较小移动）或强烈活化（沿断层面产生较大移动），是原有固流耦合应力平衡被破坏，地层中水压得到释放，导致工作面或巷道充水（见图1）。图1底板灰岩水通过断层突入矿井示意图由构造断裂形成断层破碎带，往往具备较好透水性，会形成矿井充水良好通道。对于某些巨大断裂，由于断层两盘牵引裂隙广泛发育，该类断层（断层带）除了具备导水性质外，其断裂带自身就是一种含水体，因而还具备充水水源性质。由于断层面或断牵引裂隙带导水而引起矿井突水灾害在矿井突水事帮中占有绝对主导位置。普通以为，张性断裂透水性较强，压性断裂透水性较弱，扭性断裂透水性则介于两者之间。事实上，断层导、储水性要远比上述规律复杂得多，它不但要受断层力学性质和岩性影响，并且会受到断层面所受应状态、断层活动次数和序次、断层带胶结物性质与胶结限度等各种因素影响。当断层两盘为脆性可溶岩石时，断裂及其影响带裂隙、喀斯特发育，具备良好透水性；当断裂两盘为脆性但不可溶岩石时，断层两侧往往发育有张开性较好牵引裂隙，具备较好透水性；当断层两盘为柔性岩石时，断层破层破碎带多被低渗入性泥质成分充填，孔隙、裂隙率低，断层面闭合，普通不导水或导水性极弱。在分析断层导水性时，应特别注意不要容易将某条断层简朴地划分为导水断层、隔水断层或贮水断层，而应充分注意断层水文地质性质具备方向性和局部性，即一条断层可以在某一方向导水，而在另一方向上隔水，或同一断层某一部位导水，而在另一部位隔水。有些断层在初次揭露时隔水，但随采矿扰动也许发生滞后导水。因此，在研究探测断层水文地质性质时，一定不要将其视为一种在不同部位具备不同岩性对接关系，不同部位具备不同应力状态，不同部位具备不同水理性质复杂面状地质构造体，进行整体分析和分区评价。2、相似材料模仿三、防水煤柱留设研究关于防水煤柱留设计算办法有各种：=1\*GB3①、经验类比办法。参照工程地质及水文地质条件相似矿井安全回采防水煤柱尺寸，作为本区煤层开采防水煤柱留设根据。=2\*GB3②、运用理论公式进行计算。例如匈牙利埃斯茨托公式、查姆保公式。=3\*GB3③、根据《煤矿安全规程》规定计算公式计算。=4\*GB3④、用数值计算法或相似模仿实验拟定煤柱尺寸。三、工作面开采布置参数和回采工艺设计依照《白坪井田东坪矿地面水库下采煤可行性分析报告》（已经省煤炭工业局批复），首采试采11081工作面位于券门水库尾部，据现场调查，该水库当前水面标高约为+343～+353m，且基本保持不变，该水库最深处约有10m，它是11采区开采重要地表水体，其深度边界为水体底界面，在11081工作面处上部距二1煤顶部367m，中部385m，南部403m。因而，采煤后来上覆岩层破坏和导水裂缝带发育高度与否波及券门水库，是11采区11081首采工作面实现水体（券门水库）下安全采煤核心问题之一。水体底部距保护带高度计算表计算位置导水裂缝带高度Hli(m)保护层厚度Hb（m）Hli+Hb+Hf最大标高(m)距水体底高差（按最危险状况算）(m)软弱中硬软弱中硬软弱中硬软弱中硬下部31.562.9212814.454.9388.6348.1中部30.561.019.52627.064.0358.0321.0上部29.559.0182436.072.0331.0295.0对于煤层倾角为0～35º缓倾斜煤层，煤层开采后来垮落带边界位于采空区边界范畴以内，导水裂缝带边界位于采空区边界范畴以外，普通超过采空区边界约5～8m。垮落带和导水裂缝带均呈马鞍形，导水裂缝带最高点位于采空区倾斜方向上部。11081工作面开采后上覆岩层破坏空间形态符合普通规律。依照11采区内接近券门水库附近钻孔柱状图可以看出，在11081工作面处二1煤顶距地面高差：上部为367m，中部为385m，下部为403m.。而导水裂缝带发育最大标高与基岩顶部边界之间基岩岩柱厚度均在295m以上，再加上约6m厚第四系底部砂质粘土隔水作用，导水裂缝带是不会波及地表上水体券门水库，即券门水库对11081工作面开采不会构成威胁。由于11081工作面煤层厚度变化较大，拟采用放顶煤回采工艺。依照东坪矿既有生产工艺和技术条件，首采试采11081工作面拟采用走向长壁采煤法。四、堤坝安全性分析河南理工大学特殊开采与岩层控制研究所自主开发了地表移动变形预测软件，处在国内领先水平，能较精确预测地表移动变形。通过预测，并运用地理息信系统软件，拟定堤坝水位升降，保证堤坝安全。五、观测工作=1\*GB3①地面观测工作在试采工作面11081工作面回采期间要加强观测工作。在前期工作中已对地表移动变形进行了预测，预测精度与否能满足工程规定，还要在实践中检查，如果预测和实际相差较大，不能满足工程规定，要及时修改技术办法。同步也要注意观测资料收集整顿，得出本区内岩移参数，为后来大面积进行水体下开采奠定基本。=2\*GB3②工作面渗水观测通过理论计算，数值模仿、相似材料模仿、经验办法拟定保护煤柱尺寸，能否能保证回采工作安全进行，还要加强工作面观测工作，制定详细观测筹划与办法。同步注意资料收集与整顿工作。六、大面积水体下回采工作思考试采工作是为券门水库下大面积回采做准备，在试采期间要做好资料收集和整顿工作，总结经验，准规律。