某矿区采动断层的突水与控制研究
采动断层活化引发突水机理研究
ｌ ｅ ｏ ｔｅｆ ｌ（ｈ ｕｔ ｃｖｔｎ ａｓｄｔｅｒｏ ｎ ｏｒ ａｅ ｉｒｓ ｆｈ ｅｍ． Ｆｒ ｅｓ ａ ｅｉ ｅｔｔｎ ｅ ｌ ｆｈ ｕｔ ｔｅ ａ ｌａｔ ａ ｏ ）ｃｕｅ ｈ ｏｆ ｄｆｏ ｔ ｕ ｈｏ ｅｓａ ｖ ａ ｆ ｉ ｉ ａ ｌ ｗ ｒｎ ｔ ｏ ｔ ｔ ｔ ｓｄｍ ｎａｏ ｍ ｈ ｒａ ｉ
煤矿突水与断层的关系及预探j
煤矿突水与断层的关系及预探郑州富士达公司寇伟据报道，煤矿突水绝大多数是与断层有着直接关系，90%以上的突水发生在与断层破碎带极其临近的范围内，其中断层突水占74%，断层影响突水占23%，而突水在底板完整情况下则很少发生。
一般来讲，隔水层的岩体强度几十倍于岩溶水的水压，水压与矿压破坏完整隔水层形成新的突水通道的能力是很有限的，底板突水通道几乎都是底板隔水层中原有断裂裂隙在水压及采动条件下所形成的。
随着矿井开采水平的不断延伸，开采深度越来越大，灰岩承压水水压不断增加，因隐伏断层导致突水的潜在危险性也随之加大。
因此，如何通过探测找到矿区地下隐伏断层，绘制出矿区地下断层分布图，对于指导煤炭正常生产、预防突水事故，有着至关重要的意义。
断层导致突水的主要因素断层导致突水的主要原因有以下几个方面：1、断层上下两盘错动，缩短了煤层与底板含水层之间的距离，或造成断层一盘的煤层与另一盘的含水层直接接触，从而加大了煤层底板突水危险性。
2、断层的破碎带内裂隙发育、岩体破碎、强度降低，容易形成导水通道，使承压水轻易突破断层导升至煤层造成突水。
3、由于断裂带中地应力值大幅降低，同时断层破碎带岩体的导水裂隙带深度远大于正常岩体，使得承压水有可能大于最小主应力而通过张裂带的裂缝，使承压水向上导升而突水。
4、回采工作面底板岩体中存在断层时，在采动附加应力的作用下岩体易沿断层移动，底板被断层破碎带岩体的导水裂隙带破坏的深度会增大，更容易造成突水。
5、当断层破碎带或断层影响带为充水或导水构造，工作面揭露断层时即会发生突水。
断层构造类型及其导致突水性能断层突水可分为两种基本类型，一种是断层原始状态下就可以导水而引发的突水；另一种是断层本身不导水，由于采动影响，导致断层活化而引发的突水。
典型的断层破碎带，其横剖面分为两部分：内带——断裂构造岩带；外带——断层影响带。
1、断裂构造岩带的构成。
由断层构造岩及断层带上的岩石在断层作用中被搓碎、研磨片、甚至重结晶、再定向又固结的岩石组成。
《王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》
《王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采，煤矿安全问题日益突出，其中突水事故是煤矿安全领域中常见且危害性极大的事故之一。
王楼煤矿作为我国重要的煤炭生产基地之一，其煤炭开采过程中的突水问题一直是该矿安全生产的重要难题。
为了更好地掌握王楼煤矿突水的机理和预防措施，本文将针对王楼煤矿离层形成及其突水机理进行深入研究。
二、王楼煤矿概况王楼煤矿位于我国某地，煤层赋存条件复杂，煤层厚度大且变化大，同时地质构造发育，存在多条断裂和褶皱构造。
此外，由于长时间开采和地下水的作用，矿区内形成了多个采空区和岩溶洞穴，增加了突水的风险。
三、离层形成机制离层是煤矿开采过程中常见的地质现象，其形成与煤层、岩层、地质构造等因素密切相关。
在王楼煤矿中，离层的形成主要与以下因素有关：1. 采空区的形成：随着煤炭的开采，采空区不断扩大，导致煤层上方岩层的应力重新分布，使得岩层产生变形和位移，进而形成离层。
2. 岩性差异：不同岩层的物理性质、强度等存在差异，使得岩层在受力过程中产生不均匀的变形和开裂，进而形成离层。
3. 地下水作用：地下水的渗透作用会使岩层产生软化和弱化，降低了岩层的强度和稳定性，从而促进了离层的形成。
四、突水机理研究突水是煤矿安全生产中的重大隐患，其发生与离层的形成密切相关。
在王楼煤矿中，突水机理主要与以下因素有关：1. 离层的发育：离层的发育为地下水的渗透提供了通道，使得地下水能够沿离层裂隙进入采空区或岩溶洞穴，从而引发突水事故。
2. 地下水压力：地下水压力是突水事故的重要驱动因素。
当地下水压力超过岩层的承受能力时，岩层将发生破坏，导致突水事故的发生。
3. 采动影响：煤炭的开采会改变地下岩层的应力状态，使得岩层的稳定性降低，从而增加了突水的风险。
五、预防措施与建议针对王楼煤矿的离层形成及其突水机理，提出以下预防措施与建议：1. 加强地质勘探：加强对矿区地质条件的勘探和研究，了解煤层、岩层、地质构造等情况，为安全生产提供依据。
典型岩溶矿区突水成因研究——以龙宝煤矿为例
第３９卷第１期２０２４年 ３月矿业工程研究ＭｉｎｅｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＶｏｌ．３９Ｎｏ．１Ｍａｒ．２０２４ｄｏｉ：１０．１３５８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－５８７６．２０２４．０１．００９典型岩溶矿区突水成因研究———以龙宝煤矿为例焦安军１，２，李继红３，林华颖２，４，田世祥２，苏谦５（１．毕节市能源发展技术中心，贵州毕节５５１７９９；２．贵州大学矿业学院，贵州贵阳５５００２５；３．贵州乌江水电开发有限责任公司乌江渡发电厂，贵州遵义５６３１００；４．贵州省矿山安全科学研究院有限公司，贵州贵阳５５００２５；５．贵州华达地质工程有限公司，贵州贵阳５５００００）摘 要：为研究岩溶地区煤矿采面突水成因，以贵州黔北地区龙宝煤矿为试验地点，采用可控源音频大地电磁法确定水源及导水通道，并结合ＣＯＭＳＯＬ建立突水模型，分析突水过程裂隙水压和突水量变化．采用可控源音频大地电磁法探明突水点附近Ｔ１ｙ２地层形成２条导水通道，Ｐ３ｃ地层形成５条导水通道，Ｐ３ｌ地层形成４条导水通道，煤层采动导致应力场和地下水的天然流场发生变化，在上部地层形成岩体裂隙并贯穿Ｔ１ｙ１和Ｔ１ｙ３隔水层．通过模拟不同裂隙与工作面导通后的突水量，并结合现场实测突水量综合分析可知，突水前，采空区的冒落带已经导通了Ⅰ号导水通道，使涌水量一直保持在２０ｍ３／ｈ左右；推采过程中，顶板受到采动影响冒落，使采面与Ⅱ号导水通道贯通，导致含水层Ｔ１ｙ２中的承压水通过Ⅱ号导水通道瞬间涌入工作面，使涌水量突然增大至１００ｍ３／ｈ．关键词：突水；岩溶地区；龙宝煤矿；地球物理勘探；数值模拟中图分类号：Ｘ９３６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－９１０２（２０２４）０１－００５７－０９ＯｎｔｈｅＣａｕｓｅｓｏｆＷａｔｅｒＩｎｒｕｓｈｉｎＴｙｐｉｃａｌＫａｒｓｔＭｉｎｉｎｇＡｒｅａ：ＴａｋｉｎｇＬｏｎｇｂａｏＣｏａｌＭｉｎｅａｓａｎＥｘａｍｐｌｅＪＩＡＯＡｎｊｕｎ１，２，ＬＩＪｉｈｏｎｇ３，ＬＩＮＨｕａｙｉｎｇ２，４，ＴＩＡＮＳｈｉｘｉａｎｇ２，ＳＵＱｉａｎ５（１．ＢｉｊｉｅＥｎｅｒｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，Ｂｉｊｉｅ５５１７９９，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５００２５，Ｃｈｉｎａ；３．ＷｕｊｉａｎｇｄｕＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ，ＷｕｊｉａｎｇＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｕｎｙｉ５６３１００，Ｃｈｉｎａ；４．ＧｕｉｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｅＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕｉｙａｎｇ５５００２５，Ｃｈｉｎａ；５．ＧｕｉｚｈｏｕＨｕａｄａＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕｉｙａｎｇ５５００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｆｒｏｍｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｉｎｋａｒｓｔａｒｅａ，ＬｏｎｇｂａｏＣｏａｌＭｉｎｅｉｎｎｏｒｔｈｅｒｎＧｕｉｚｈｏｕｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｔｅｓｔｓｉｔｅ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｏｕｒｃｅａｕｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅａｎｄｗａｔｅｒｃｈａｎｎｅｌ，ａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈＣＯＭＳＯＬｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｄｕｒｉｎｇｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｏｕｒｃｅａｕｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｗｏｗａｔｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｃｈａｎｎｅｌｓａｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅＴ１ｙ２ｓｔｒａｔｕｍｎｅａｒｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｐｏｉｎｔ，ｆｉｖｅｗａｔｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｃｈａｎｎｅｌｓａｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅＰ３ｃｓｔｒａｔｕｍ，ａｎｄｆｏｕｒｗａｔｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｃｈａｎｎｅｌｓａｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅＰ３ｌｓｔｒａｔｕｍ．Ｔｈｅｍｉｎｉｎｇｏｆｃｏａｌｓｅａｍｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｎａｔｕｒａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ａｎｄｒｏｃｋｍａｓｓｃｒａｃｋｓａｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｓｔｒａｔｕｍａｎｄｒｕｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＴ１ｙ１ａｎｄＴ１ｙ３ａｑｕｉｆｕｇｅ．Ｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈａｆｔｅｒｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒａｃｋｓａｎｄ 收稿日期：２０２２－０３－２１基金项目：国家自然科学基金资助项目（５２１０４０７９）；贵州科技计划资助项目（黔科合支撑［２０２０］４Ｙ０５０号） 通信作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｓｔｔｓｘ＠１６３．ｃｏｍ矿业工程研究２０２４年第３９卷ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ，ｉｔｃａｎｂｅｓｅｅｎｔｈａｔｂｅｆｏｒｅｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈ，ｔｈｅｃａｖｉｎｇｚｏｎｅｉｎｔｈｅｇｏａｆｈａｓｂｅｅｎｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅＮｏ．Ｉｗａｔｅｒｃｈａｎｎｅｌ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｆｌｏｗｈａｓｂｅｅｎｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｔａｂｏｕｔ２０ｍ３／ｈ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｕｓｈｉｎｇｍｉｎｉｎｇ，ｔｈｅｒｏｏｆｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｍｉｎｉｎｇ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｉｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅＮｏ．ＩＩｗａｔｅｒｃｈａｎｎｅｌ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｉｎｔｈｅａｑｕｉｆｅｒＴ１ｙ２ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｌｙｐｏｕｒｉｎｇｉｎｔｏｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＮｏ．ＩＩｗａｔｅｒｃｈａｎｎｅｌ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｆｌｏｗｓｕｄｄｅｎｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏ１００ｍ３／ｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｄｄｅｎｗａｔｅｒ；ｋａｒｓｔｒｅｇｉｏｎ；ＬｏｎｇｂａｏＣｏａｌＭｉｎｅ；ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ我国矿山开采逐渐转向地下深部，开采过程中不可避免受到地应力、瓦斯、地下水等危害，这些危害会造成重大财产损失甚至人员伤亡，严重制约煤炭的安全高效开采［１－４］．我国有三分之一的区域为岩溶地区，主要集中在西南地区［５－７］，由于岩溶发育造成矿井充水，影响矿山安全生产．因此，研究岩溶地区突水对煤矿安全开采具有重要意义．针对煤矿突水国内学者进行了大量研究．史红邈等［８］采用力学模型对突水进行模拟，得出裂隙开度与突水量的关系；张丽军等［９］使用荧光技术进行突水水源识别，并结合ＳＩＭＣＡ等模型实现水源快速识别；杨坤等［１０］采用隐马尔科夫模型分析突水阈值，以突水系数阈值和实际突水系数建立预测模型；许延春等［１１］采用理论分析和数值模拟相结合的方法分析隔水煤柱的安全性，并通过分析导水通道及闭坑矿井积水对邻近矿井安全开采的影响；路喜等［１２］通过对突水位置的水化学分析得出突水源，并针对突水过程提出治理措施；张培森等［１３］采用相似模拟等方法分析特厚煤层开采造成的离层对顶板积水的影响，并提出底板突水系数法对离层水涌突风险进行评估；庞贵艮［１４］采用综合探查等手段对矿井导水构造进行探查，提出奥陶系峰峰组防治奥灰水害的技术．虽然众多学者针对矿井突水进行了大量研究，但由于地质环境的复杂性，各地质环境下矿井突水过程存在差异．为研究岩溶地区煤层突水成因，选取贵州黔北地区龙宝煤矿为研究对象，采用地球物理勘探与数值模拟相结合的方法对该矿１０８０３综采工作面进行分析．１ 矿井概况龙宝煤矿位于云贵高原，矿区内无河流和水库等地表水体，是地下水经流区，也是地下水排泄区．区域 图１ １０８０３采面及突水点位置中主要为碳酸盐和碎屑岩．岩体充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主，规模一般不大，断层、老窑巷道、岩溶管道导水较少．由于全年降水量随季节变化，导致地下水动态也随季节变化，区域内龙潭组可采煤层与上覆的中－强岩溶含水层之间一般具有较好的隔水层，含水层之间水力联系较弱，对煤矿床开采影响较小，只有当导水断层或其他导水通道与上覆含水层具有水力联系时，上覆含水层才会成为矿井的充水水源，从而威胁煤矿床的开采．龙宝煤矿１０８０３综采工作面推采至２６５ｍ时发生顶板垮落，出现突水，突水位置如图１所示．２ 地球物理勘探 可控源音频大地电磁法（ＣＳＡＭＴ）是一种人工源频率域电磁法，利用发射电偶极Ａ，Ｂ（两电偶极的距离一般为５００～２０００ｍ）向地下发送不同频率的交变电流，形成交变电磁场，在距离场源足够远的地方测量相互垂直的电场信号强度Ｅｘ和磁场信号强度Ｈｙ，根据Ｃａｇｎｉａｒｄ公式求得地下介质的视电阻率和阻抗相位：８５第１期焦安军，等：典型岩溶矿区突水成因研究 ρｓ＝１５ｆ｜Ｅｘ｜２｜Ｈｙ｜２；（１）φ＝φＥ－φＨ．（２）式中：ρｓ为视电阻率，Ω·ｍ；ｆ为发射频率，Ｈｚ；Ｅｘ为ｘ方向的电场强度，Ｖ／ｍ；Ｈｙ为ｙ方向的磁场强度，Ａ／ｍ；φ为阻抗相位，ｒａｄ；φＥ为电场阻抗相位，ｒａｄ；φＨ为磁场阻抗相位，ｒａｄ．估算有效探测深度Ｄ的近似公式为Ｄ≈δ／槡２＝３５６ρ／ｆ槡０．（３）式中：Ｄ为探测深度，ｍ；δ为趋肤深度，ｍ；ρ为大地电阻率，Ω·ｍ；ｆ０为工作频率，Ｈｚ．本次ＣＳＡＭＴ法探测布置１个发射源，ＡＢ＝２０００ｍ，收发距为１１．８～１２．２ｋｍ，接收偶极距为２０ｍ，观测频率为１～７６８０Ｈｚ，发射电流为１０Ａ．勘探范围如图２所示．图２ 地球物理勘探范围圈定本次测量共布置５条测线，其中１＃，２＃，３＃和５＃测线长均为７８０ｍ，各条测线均设置３９个测点；４＃测线长８４０ｍ，设置４２个测点．测线及测点布置如图３所示．图３ 测线布置图４为不同标高平面电阻率云图．其中，标高１２００ｍ地球物理勘探显示，在监测范围南部及东部存在低电阻的富水区域，西部富水区发育在二叠系下统夜郎组沙堡湾段（Ｔ１ｙ１）附近，但未连通采面，北部富水区向西南流入１０８０３采面附近，见图４ａ．标高１１００ｍ地球物理勘探（图４ｂ）显示，在监测范围东南、中南、西南、西北及北部存在富水区，１０８０３采面附近富水区为东南部及中南部，未与西北部富水区域相连，岩体自身裂隙与采动共同作用使得电阻率云图呈条带状，北部地区电阻率异常范围与强度相较于标高１２００ｍ９５矿业工程研究２０２４年第３９卷较弱，该部分水流向中南部及东南部，而西南部电阻率异常是由临近矿井采动引起的．由图４ｃ可知，１０８０３采面在标高１０００ｍ附近东南部及中南部存在信号低阻区，相较于标高１１００ｍ处低阻范围再次减小，岩体裂隙发育使得该区域电阻率云图也呈条带状，西北部情况与标高１１００ｍ情况相同，未与采面相连，西南部电阻率异常也是由附近矿井采动造成．分析图４ｄ发现，９００ｍ标高低电阻率区域只存在测区东南部及中部，并且靠近１０８０３采面，低电阻率区也呈条带状．根据不同标高电阻率测量发现，测区北部低电阻率区域呈倒三角状，随着埋深增加，低电阻率区域不断减少；测区东南与中南部受采动影响，北部地下水不断向该区域流动，东南与中南部低电阻率区域呈梭状，随着埋深增加，电阻率异常区域不断减少，异常范围垂直距离较长，表明电阻率异常区域的节理在横纵均有贯通．由于地层的富水性是动态变化的，因此在采煤过程中应采取相应的防水措施．部分电阻率弱或较弱的区域，由于岩溶未充填或半充填的影响，对该区域也应采取相应的防水措施．图４ 不同标高平面电阻率云图图５为不同地层导水通道示意图．根据图５ａ所示，Ｔ１ｙ２地层推断Ⅰ号导水通道发源于５＃测线２２０ｍ及３６０～４３０ｍ点位，向南西方向过４＃测线１９０～３６０ｍ点位，再向南西方向分成２个支流渗入底部地层；Ⅱ号导水通道发源于５＃测线５９０～６４０ｍ及７００～７４０ｍ点位，向南过４＃测线６２０～７２０ｍ点位，再往南分成３个支流，其中往西南方向的２个支流渗入底部地层，往东南方向的支流渗入底部地层或流出测区．Ｐ３ｃ地层推断导水通道（图５ｂ）：Ⅰ号导水通道发源于５＃测线３６０～３８０ｍ点位，向南西方向过４＃测线２６０～２９０ｍ点位，再向南东方向渗入底部地层；Ⅰ－ａ号导水通道在２＃测线１５０～１９０ｍ点位，由上部地层渗入并向下渗入底部地层．Ⅱ号导水通道发源于５＃测线６２０～６６０ｍ及７１０～７２０ｍ点位，向南过４＃测线６２０～７２０ｍ点位，再往南分为３个支流，其中西南方向２个支流渗入底部地层，南向支流渗入底部地层或流出测区．Ⅲ号导水通道过５＃测线０～１６０ｍ点位，渗入底部地层或流出测区．Ⅳ号导水通道过５＃测线４８０～５００ｍ点位，渗入底部地层．Ｐ３ｌ地层推断导水通道（图５ｃ）：Ⅰ号导水通道发源于５＃测线３６０～３８０ｍ点位，向南西方向过４＃测线２５０～３１０ｍ点位，再向南东方向流入１０８０３采面或渗入底部地层；Ⅰ－ａ号导水通道在２＃测线１６０～２１０ｍ点位，由上部地层渗入并流入１０８０３采面或渗入底部地层．Ⅱ号导水通道在４＃测线６２０～６６０ｍ及７１０～７５０ｍ点位分为２个支流，往西南方向的支流流入１０８０３采面或渗入底部地层，南向支流渗入底部地层或流出测０６第１期焦安军，等：典型岩溶矿区突水成因研究区．Ⅲ号导水通道过５＃测线０～１５０ｍ点位渗入底部地层或流出测区．图５ 各地层导水通道３ 控制方程非饱和土渗流常用Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程，但岩体内部裂隙复杂（如图６所示），继续采用Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程将使渗流分析变得更加困难．因此，对拟建立的模型进行简化处理，当非饱和状态时，岩体内的渗流也采用达西定律．ＨｐｔＳｒΘ＋Ｃ()＋ －Ｋ Ｈｐ＋Ｄ()[]＝０．（４）式中：Ｈｐ为水头压力；ｔ为时间；Ｓｒ为储水系数；Θ为有效饱和度；Ｃ为湿度比；Ｋ为水力传导系数（渗透系数）；Ｄ为垂向坐标（如ｘ，ｙ或ｚ）．图６ 裂隙示意在数值分析中，水力传导系数可采用式（５）计算：Ｋ＝ＫｓΘ１－１－Θ１ｍ()ｍ[]２．（５）式中：Ｋｓ为饱和水力传导系数；ｍ为经验系数．有效饱和度Θ可根据Ｂｒｏｏｋｓ定义的特征曲线计算：１６矿业工程研究２０２４年第３９卷Θ＝１αＨｐｎ，Ｈｐ≤－１α；Θ＝１，Ｈｐ＞－１α．（６）式中：α，ｎ为经验系数，且ｎ＝１／（１－ｍ）．湿度比Ｃ可根据式（７）计算：Ｃ＝－ｎθｓ－θｒ()ＨｐαＨｐｎ，Ｈｐ≤－１α；Ｃ＝０，Ｈｐ＞－１α．（７）将式（７）代入式（４）得 Ｈｐｔ１αＨｐｎＳｒ－ｎθｓ－θｒ()Ｈｐ[]＋－ＫｓαＨｐｎ１αＨｐｎｍ()２Ｈｐ＋Ｄ()[]＝０，Ｈｐ≤－１α； ＨｐｔＳｒ＋ －Ｋｓ Ｈｐ＋Ｄ()[]＝０，Ｈｐ＞－１α．（８）式中：θ，θｓ，θｒ分别为体积含水率、饱和含水率和残余含水率．假设流体在裂隙和基岩中满足达西定律．其中岩体中基岩区域Ωｍ的控制方程为Ｘｆφ＋Ｘｓ１－φ()[] ｐ ｔ－ ｋｍμ ｐ()＝０．（９）式中：Ｘｆ和Ｘｓ分别为流体和固体的压缩量；ｐ为孔隙压力；φ为岩体的孔隙率；ｋｍ为岩体的渗透率；μ为流体的动力黏度系数．在数值计算中裂隙通常采用内部边界，在ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ数值模拟过程中一般边界上的流动定义为切向流动，即沿着内部边界或裂隙的流动．为了使数值计算的系统分析能够统一，并且保证基岩和裂隙交界面处计算结果的连续性，裂隙中的渗流控制方程应与基岩中的类似，均遵循达西定律的某种变换形式．将式（９）中的参数进行改动就可得到裂隙区域Ωｆ的控制方程Ｓｆｄｆ ｐ ｔ－ ｋｆμｄｆ ｐ()＝０．（１０）式中：Ｓｆ为裂隙的储水系数；ｋｆ为裂隙的渗透率；ｄｆ为裂隙开度．地下水在非饱和裂隙岩体中流动时，水流会绕过基岩优先进入裂隙中，为了表达裂隙中流体的流动，在数值模拟中将裂隙进行弱项处理．弱项形式能够较好地求解，需要精确Ｊａｃｏｂｉａｎ排列（雅可比排列）才能非线性收敛，并且能够实现对非规则约束进行修改，因此弱项形式是有限元方法中十分有用的积分形式．采用弱项形式，式（１０）可化为∫ΩＳｆｄｆ ｐ ｔｄΩ－∫Ω ｋｆμｄｆ ｐ()ｄΩ＝０．（１１）４ 突水模拟４．１ 模型及边界条件建立在５条勘探线范围内根据地球物理勘探分析得出：２条主要导水通道在３个不同地层面，在模型中可将Ⅰ，Ⅱ这２个主要导水通道细化出５条导水裂隙通道（１～５号），再结合煤矿相关地质资料（１０８０３采煤工作面上覆不同的地层平均厚度、１０８０３工作面的坐标等）得出这２条主要导水通道与１０８０３采煤工作面相对准确的位置关系，依此建立突水三维几何模型，如图７所示．突水模型岩体与流体输入参数见表１．上部边界压力可分以下两种情况进行反算：２６第１期焦安军，等：典型岩溶矿区突水成因研究１）突水前，只有１～２号水裂隙通道与采空区连通．因为１～２号水裂隙通道连通，水头相近；３～５号水裂隙通道连通，水头相近．设置巷道的出口流量为２０ｍ３／ｈ，反算出１～２号水裂隙上部边界的压力为４．５７６ＭＰａ． 图７ 突水模型表１ 模型输入参数模型参数参数数值裂隙开度／ｃｍ１１～２号导水裂隙通道渗透系数／（ｍ·ｓ－１）４．５×１０－３３～５号导水裂隙通道渗透系数／（ｍ·ｓ－１）１．５×１０－２采空区堆积物的渗透系数／（ｍ·ｓ－１）１．０×１０－２填充物孔隙率０．５０采空区内堆积物的孔隙率０．３５流体密度／（ｋｇ·ｍ－３）１０００黏滞系数／（Ｐａ·ｓ）１．０×１０－３流体压缩性／（ｍ·ｓ２·ｋｇ－１）４．４×１０－１０基岩渗透率／ｍ２１．０×１０－１１ ２）突水后，１～５号所有导水裂隙通道都与采空区连通．１～２号导水裂隙上边界压力保持在４．５７６ＭＰａ，巷道出口的水流量设置为１００ｍ３／ｈ，反算出３～５号导水裂隙入口的边界压力为４．６５４ＭＰａ．将４．５７６ＭＰａ和４．６５４ＭＰａ作为边界条件分别加到１～２号导水裂隙和３～５号导水裂隙上，分别计算突水前（只有１～２号导水裂隙通道与采空区连通）和突水后（１～５号所有导水裂隙通道与采空区连通）两种情况下的渗流情况．由于矿井突水受到岩石渗透的影响很小，岩石的渗透性远小于导水裂隙通道的渗透性，因此忽略岩石与裂隙间的流体交换，其余边界条件均设置为不透水边界条件．４．２ 突水分析１～２号导水裂隙位于Ｔ１ｙ２含水层，根据模拟边界条件可知，裂隙导通前内部积聚４．５７６ＭＰａ水压，当裂隙导通时，裂隙内部水压降低，压力峰值降为２．３ＭＰａ左右；３～５号裂隙导通，水压峰值由４．６５４ＭＰａ降低到３．７ＭＰａ左右，并且在采空区边界上方部分裂隙水压降至０ＭＰａ附近，水压云图如图８所示．图８ 裂隙与采空区连通时的水压分布巷道突水量实测值与模拟值曲线如图９所示．对比突水量的实测值与模拟值，二者存在差异，这是由于实测值是通过巷道抽水量间接表明出水量，因此数据偏小．根据突水量模拟曲线（图９ｂ）可知，突水发生３６矿业工程研究２０２４年第３９卷后，水量峰值达到１００ｍ３／ｈ，随着时间推移，１５０ｄ后突水量逐渐稳定在１５ｍ３／ｈ左右，与煤矿实际情况相符．图９ 巷道突水量监测曲线为分析突水过程中采空区上覆承压水变化情况，监测突水５，２０，１００，１５０ｄ后的裂隙与采空区水压云图，如图１０所示．承压水主要在龙潭组下部未导通采空区的低洼处及１０８０３工作面未采区域左上方．突水前期（图１０ａ），１～２号裂隙水压降低幅度高于３～５号裂隙的水压降低幅度，突水５ｄ后，１～２号裂隙水压峰值为１．７ＭＰａ左右，３～５号裂隙水压为２．７ＭＰａ左右．１～２号裂隙突水２０ｄ后，水压降到０．６ＭＰａ，突水１００ｄ后基本上维持在０．４ＭＰａ左右；３～５号裂隙突水２０ｄ后水压降到１．４ＭＰａ，突水１００ｄ后达到１．２ＭＰａ．上覆岩层承压水随着突水不断进行，水压降低幅度不断减缓．图１０ 突水不同时长下裂隙通道与采空区水压分布情况４６第１期焦安军，等：典型岩溶矿区突水成因研究５ 结论１）岩溶地区矿井突水大多是由于采动导致应力场和地下水的天然流场发生变化，地层形成岩体裂隙贯穿隔水层，并与地表水相连．２）根据可控源音频大地电磁法建立矿井突水模拟，并采用非饱和裂隙岩体中流动弱项形式表述裂隙流，能够更好地再现突水过程中上覆承压水的压力变化．参考文献：［１］许江，程亮，彭守建，等．煤与瓦斯突出冲击气流形成及传播规律［Ｊ］．煤炭学报，２０２２，４７（１）：３３３－３４７．［２］唐巨鹏，张昕，潘一山，等．深部巷道煤与瓦斯突出及冲击演化特征试验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０２２，４１（６）：１０８１－１０９２．［３］ＺＨＯＵＪＸ，ＺＨＡＮＧＪＷ，ＷＡＮＧＪＮ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｎｏｎｌｉｎｅａｒｄａｍａｇｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｃｒｅｅｐｍｏｄｅｌｏｆｓｏｆｔｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｄｅｅｐｃｏａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＲｅｐｏｒｔｓ，２０２２，８（Ｓｕｐｐｌ４）：１４９３－１５０７．［４］ＨＵＹＢ，ＬＩＷＰ，ＣＨＥＮＸＭ，ｅｔａｌ．Ｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｌｏｏｒｓｔｒａｔａｉｎｄｅｅｐｃｏａｌｓｅａｍｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓ，２０２２，１３２：１０５９３１．［５］李利平，路为，李术才，等．地下工程突水机理及其研究最新进展［Ｊ］．山东大学学报（工学版），２０１０，４０（３）：１０４－１１２．［６］王建秀，冯波，张兴胜，等．岩溶隧道围岩水力破坏机制研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１０，２９（７）：１３６３－１３７０．［７］石少帅，李术才，李利平，等．岩溶区隧道暗河的综合预报及治理方案研究［Ｊ］．岩土力学，２０１２，３３（１）：２２７－２３２．［８］史红邈，姚邦华，温志辉，等．煤矿陷落柱突水主控因素研究［Ｊ］．煤矿安全，２０２０，５１（１２）：２３２－２３６．［９］张丽军，齐海龙．激光荧光技术在煤矿突水水源识别中的应用研究［Ｊ］．应用激光，２０２０，４０（５）：９３６－９４２．［１０］杨坤，陈伯辉，施式亮．基于ＨＭＭ的煤矿底板突水短时预测模型［Ｊ］．安全与环境工程，２０２０，２７（５）：１９０－１９６．［１１］许延春，盖秋凯，黄磊，等．闭坑矿井积水对相邻生产矿井防治水的影响［Ｊ］．煤炭科学技术，２０２０，４８（９）：９６－１０１．［１２］路喜，何亚东，王敏．北辛窑矿南翼大巷突水机理及防治措施［Ｊ］．矿业安全与环保，２０２０，４７（４）：９７－１０２．［１３］张培森，闫奋前，孙亚楠，等．特厚煤层开采覆岩离层水形成及涌突风险［Ｊ］．煤矿安全，２０２０，５１（７）：３６－４１．［１４］庞贵艮．保德煤矿底板奥灰水害防治关键技术［Ｊ］．煤矿安全，２０２０，５１（１）：７５－７９．５６。
断层构造对煤层底板突水影响研究
Abstract：In view of floor water inrush accident what serious threat to mine safety in production, through theoretical analysis, the water-inrush
（2）断层对水压的影响：在煤层开采前，断层处于 闭合状态，随着煤层的开采，底板应力分布发生改变， 由于采空区周围支承压力的影响，引起断层面相对位 置的改变，承压水进入断层内，并受水压作用的影响， 沿着断层面向上移动，导致工作面的滞后突水，这一 现象被称为水楔作用，滞后时间由煤层实际开采条件 所决定。
图 2 断层突水通道受力模型
煤矿现代化
2018 年第 5 期
总第 146 期
常见的地质构造，断层的存在会形成突水通道、增加 底板裂隙发育、降低岩层完整程度，使底板突水的可 能性增加；另外，断层与其他地质构造，如褶曲、陷落 柱等相互作用，进一步破坏了底板岩层完整性，大大 增加了突水事故发生的概率。
（5）断层对开采活动的影响：随着煤层的开采，底 板受采动影响发生破坏，由于矿压的作用，断层发生 活化作用，封闭的断层可能转化为导水断层，形成突 水通道；另外，断层构造与矿压相互作用，使底板裂隙 进一步扩展，隔水能力大大降低，更易发生突水现象。
煤矿现代化
2018 年第 5 期
总第 146 期
断层构造对煤层底板突水影响研究
王鹏斌
（山煤集团煤业管理有限公司 ，山西 太原 030006）
摘 要 针对严重威胁矿井安全生产的底板突水事故，通过理论分析，研究断层对煤层底板突水的影
峰峰矿区煤矿突水类型与突水规律研究
响着保水采煤等环境工程 。时至今 日， 矿井水害仍 是 煤 矿安全 生 产 的重 大隐患 。就 受害 面积 和危 害 程
度 而 言 ， 国 居世 界 各 主要 产 煤 国家 的首 位 。在 复 我 杂 的水 文地 质 背 景下 ， 究 清 楚矿 区 的突 水 规律 就 研
峰 峰 矿 区突 水 类 型 和 特 征 对 华 北 型 煤 田具 有 很 好 的代 表性 ；在 华北 煤 田普遍 进 入 深部 开 采 ， 煤
作者简介 ： 陶
波 （９ ３ ）山西省煤炭地质勘查研究 院助理工程师 。 １８一 ， ３ ３
水。
地 号 系 统 灰 蒜 层 枉 弊 糸 统 组 岩 号
１ ｍ
謦 层 状
描
述
３１ 表 水 突水 ．地
度 厚
■
地 表 水 突水 是指 地表 洪 水未 通 过地 下 岩层 ， 而
１ 前 言
２ 研究 现状
２１ 究 区概 况 ．研
煤 矿突 水 被认 为 是 安 全 生产 的重 大 灾 害之 一 ，
也是 世界 产煤 国家面 对 的一大 安 全开 采难 题 。我 国 煤 田地 质 条件 十分 复杂 ， 受水 威 胁 的 煤炭 储 量 占探 明储 量 的 ２ ％， 矿 中频 繁 发 生 的突 水 事故 严 重 威 ７ 采 胁 着 煤矿 的安 全 生产 。 中奥 陶统 灰 岩层 是北 方煤 田 主要 的充 水 含水 层 ， 有 很 高 的 承 压 水 头 ， 具 岩溶 陷 落柱 的基底 一 般 又 均发 育 其 中 ， 柱 体充 填 物 的 压 若 密、 胶结 程 度 较 差 ， 在采 动 等 外 部 因素 的 影 响下 ， 陷 落 柱 很 可 能成 为 奥 灰含 水 岩 层 的导 水 通 道 ， 及 矿 危
《2024年王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》范文
《王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》篇一一、引言煤矿事故频繁，其后果往往是毁灭性的。
离层与突水作为煤矿安全事故的主要表现形式之一，是矿山灾害的典型类型。
近年来，随着中国经济的迅速发展，对能源的巨大需求持续存在，然而随着煤资源的开发不断深入，煤矿安全问题也日益突出。
王楼煤矿作为国内重要的煤炭生产地之一，其离层形成及其突水机理的研究显得尤为重要。
本文旨在深入探讨王楼煤矿的离层形成机制及其与突水之间的关联，为预防和减少煤矿事故提供理论支持。
二、王楼煤矿概述王楼煤矿地处华北某地区，是中国主要的煤炭生产基地之一。
矿井规模较大，地下煤层赋存复杂，受到多方面的环境因素影响。
近年来，该矿区在开采过程中出现了多起离层和突水事故，给矿工的生命安全带来了严重威胁。
因此，对王楼煤矿的离层形成及其突水机理进行深入研究具有重大意义。
三、离层形成机制1. 地质构造背景：王楼煤矿的离层形成主要受到矿区地质构造的控制。
地层由一系列相互叠加的地层组成，各煤层间存在着较大的厚度差异和结构变化。
2. 岩层力学特性：由于不同岩层的力学性质差异，岩层在受到采动影响后，会形成一定的应力分布状态。
当岩层所受应力超过其承载能力时，就会发生离层现象。
3. 采动因素：随着采煤活动的持续进行，地下矿山的空间分布发生了改变，打破了原始的应力平衡状态，加剧了岩层的移动和变形，为离层的形成提供了条件。
四、突水机理研究1. 突水条件：王楼煤矿的突水主要发生在岩层离层后，由于地下水位的变化和外部压力的影响，使突水成为可能。
突水主要受到地下水水位、煤岩层孔隙性、构造发育等因素的影响。
2. 突水过程：在矿井发生突水事故时，往往是由于外部因素或采动作用打破了原有岩层的稳定状态，使水通过裂缝或空洞等途径快速进入矿井空间，导致事故的发生。
五、研究方法与结论为了研究王楼煤矿的离层形成及其与突水的关联，我们采用了地质分析、物理模拟、数值模拟等多种方法进行综合研究。
研究发现，王楼煤矿的离层主要受到地质构造、岩层力学特性和采动因素的影响。
断层影响下煤层开采突水风险流固耦合数值模拟研究
断层影响下煤层开采突水风险流固耦合数值模拟研究
王红梅;宁明诚;鲁海峰;周恒心
【期刊名称】《煤炭技术》
【年(卷),期】2024(43)1
【摘要】断层引起的底板采动突水是煤矿防治水中的重要问题,研究因采动引起断层活化,以及对底板渗透性变化全程进行演化是解决此类问题的关键。
在前人成果的基础上总结了采动过程中围岩渗透性变化规律及渗透系数-体积应变耦合方程,将其嵌入FLAC3D流固耦合模型中。
并以济宁二矿103下03工作面八里铺断层为背景,模拟不同煤柱尺寸情况下底板断层突水演化规律。
结果表明:八里铺断层对于103下03工作面安全开采具有重要影响。
防水煤柱尺寸为90 m时,奥灰水会沿导水通道进入采空区,引发突水事故;当其为100 m时,采动过程是安全的,且有效隔水层厚度约5 m。
最终确定济宁二矿103下03工作面八里铺断层防水煤柱留设宽度取100 m。
【总页数】5页(P180-184)
【作者】王红梅;宁明诚;鲁海峰;周恒心
【作者单位】中煤科工西安研究院(集团)有限公司;安徽理工大学地球与环境学院;充矿能源集团股份有限公司济宁二号煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD745
【相关文献】
1.基于数值模拟的不同工作面宽度下开采煤层底板流固耦合破坏规律研究
2.基于流固耦合效应的岩层渗透系数演化规律与断层活化突水数值模拟研究
3.固液耦合模式下含断层缺陷煤层回采诱发底板损伤及断层活化突水机制研究
4.流固耦合作用下深部煤层气井群开采数值模拟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
某矿区采动断层的突水与控制研究
矿井突水问题一直是困扰煤矿生产的一个难点问题，利用采动岩体结构破坏与裂隙演化及渗流突变规律科学问题进行研究，利用理论分析、数值模拟方法等探讨了矿井突水的断层活化突水机理。
通过分析探讨其突水机理，为保障矿井安全生产，要有针对性实施各井田下煤组的开采方法及防突水措施。
标签：采动断层；突水；控制
1 概况
矿区煤矿设计生产能力为6万吨/年的斜井，矿井开拓方式是斜井片盘式，矿区地形为丘陵地带，区内地形简单，地势东高西低，最高标高为+223.4米，最低标高为+210.4米，相对高差13米。
矿的西部坡底有人字形水沟一条，标高为+206.6米，该水沟为季节性水沟，降雨时有水流过，其它时间沟内无积水。
由于地势高差大、流速快，雨季最大降水时，不足二米深的水沟中水深也不过半米，并且雨过数小时后，水沟即断流。
矿区范围内地表无积水、无塌陷坑、无裂隙。
多为山地地表生长有次生林与人工林。
井田构造总的规律：构造形迹在空间的展布低，序次的构造特征都与煤田构造规律有其成生联系。
煤系地层走向近北北东呈长条带状分布，倾向南东的单斜构造，构造特征以断裂为主，伴随产生小型波状褶曲，由于主干断层的影响，派生小构造比较发育，井田内以F3断层为主。
受F3断层影响煤层结构复杂，煤层厚度变薄，走向发生变化成平缓褶曲围岩破碎。
本区第四纪含水岩系的补给主要靠大气降水。
其它含水岩系则以断层、裂隙等为自己的来水通路，补给条件不好。
随着煤层的采动，地表都有不同程度的缓慢下降，每到七、八、九月降雨时候，井下涌水量随降雨量大小而增减，这足以说明井下的涌水量大小与降雨量呈正比的。
2 采动断层的突水
2.1 采动断层突水原因分析
随着采深增加，水压加大，小断层（H<10m）突水机率愈将变大.另外，由表1可以看出突水与采掘类型关系十分密切，在67次突水中，掘进巷道突水44次，占65.7%；回采工作面突水23次，占34.3%，100m3/min以上突水7次，掘进巷道突水6次，占85.71%，可见掘进巷道突水十分严重。
2.2 采动断层突水条件分析
矿井突水的两个先决条件——突水水源和突水通道，在分析地下水对岩体的物理化学及力学作用，以及探讨地下水对断层活化突水的影响规律的基础上，对水岩作用机理进行了研究。
基于材料力学中的固支梁理论，建立了水压作用下断
层张开位移方程。
根据断裂力学中的D-M模型，提出了水压和矿压作用下断层附近岩体裂隙起裂的判据，并分析了水压、岩性和断层倾角对其影响的规律。
通过对底板隔水层破坏机理的研究，提出了底板组合隔水层概念，建立了底板组合隔水层的非线性力学模型，推导出了组合隔水层的非线性失稳的力学充要条件，分析了组合隔水层中软岩的力学性质及巷道跨度对组合隔水层稳定性的影响；从岩体力学理论着手，分析在矿压和水压作用下，采动断层对底板隔水层稳定性的影响，得到了底板隔水层临界水压力公式，并提出了断层影响下底板突水的判据，分析了断层倾角、断层的内聚力及隔水层厚度对底板突水的影响规律。
依据隔水关键层的概念，分析了小断层的突水机理。
运用RFPA-FLOW2D 软件模拟小断层突水规律，分析小断层影响下底板突水通道的形成过程。
模拟结果表明小断层活化突水过程分三个阶段，即小断层活化阶段、小断层活化区扩展阶段和裂隙贯通阶段。
通过对渗流场演化结果的解读发现渗流场与裂隙场同步演化，渗流场能标示工作面突水的位置；多条小断层活化突水模拟结果表明，底板中小断层分布密度越大，越容易发生底板突水。
3 采动断层突水的控制措施
根据以上分析，结合矿区实际，我们认为搞好底板突水防治主要从以下几个方面入手。
防止矿井突水的目的，一是为了保障矿井安全生产，二是为了保护地下水资源，保护环境。
查明矿区水文地质条件，在各种可能导水的断层附近预留防水保安煤柱，加强对矿井涌水量的监测工作，减少流向矿区排泄区的地下水流量，为矿区生产、生活提供用水，也保障矿井安全生产。
3.1 加强水文地质预测
对矿井生产地区进行逐头、逐面分析，加强对矿井旧区工作对照、地质和水害情况预报工作。
每年雨季来临期间，加强井上下巡视工作。
矿井应当建立数字化图件内容真实可靠，并每半年对图纸内容进行修正完善，及时、准确的水文地质预报工作，可减少突水和降低突水强度，保证安全生产。
3.2 加强安全教育培训
矿井应当对职工进行防治水知识的教育和培训，保证职工具备必要的防治水知识，提高防治水工作的技能和抵御水灾的能力。
用业已成熟的井下直流电法探测技术、瑞利波探测技术和工作面坑道透视技术对生产区进行探测，查明生产区底板岩溶含水层富水情况，确定生产过程中发生突水的机率，提出相应的防治措施。
3.3 加强初压面管理，人工放顶。
初压面顶板不易冒落，悬顶面积大，矿压对底板破坏最严重。
根据前面分析，初压及第一次周压地段是最易突水地段，因而加强初压面管理十分重要。
为减少矿压对底板的破坏作用，回采前在切眼打好放顶眼，工作面推进后，及时进行人工放顶，大大减弱了矿压对底板的破坏作用，有效地防止了初压面突水，使工作面得以安全回采，可见初压面管理的重要性。
3.4 改革巷道布设，减少恶性突水
矿区矿井水平大巷，建立防水闸门（墙）主要是防止二灰、奥灰突水淹井。
由于二灰、奥灰突水具有水量大、来势猛的特点，且其涌水量难准确预计，若按突水量布置排水设施技术难度大，经济上也不合理，所以按水文地质条件复杂程度，采取分翼、分水平或分区设置防水闸门（墙）进行隔离防水，可避免因一处突大水而造成矿井被淹没的后果。
3.5 加强初压面管理，人工放顶初压面顶板不易冒落，悬顶面积大，矿压对底板破坏最严重。
为减少矿压对底板的破坏作用，回采前在切眼打好放顶眼，工作面推进后，及时进行人工放顶，大大减弱了矿压对底板的破坏作用，有效地防止了初压面突水，使工作面得以安全回采，可见初压面管理的重要性。
3.6 注浆改造是预防工作面突水的有效措施
该技术通过地面注浆站集中造浆、注浆，井下施工注浆孔向介于煤层和奥灰强含水层之间的薄层灰岩（即徐灰）注浆，是预防突水的综合防治水技术.实践证明该技术是成功的。
注浆改造作用及特点表现在以下几个方面：改变了含水层的富水性；增加了有效隔水层厚度，对预防出水极为有利。
参考文献
[1]代长青，何廷峻；承压水体上采煤底板断层突水规律的研究[J]；安徽理工大学学报（自然科学版）；2003年04期
[2]杨天鸿；唐春安；谭志宏；朱万成；冯启言；；岩体破坏突水模型研究现状及突水预测预报研究发展趋势[J]；岩石力学与工程学报；2007年02期
[3]黎良杰，钱鸣高，殷有泉；采场底板突水相似材料模拟研究[J]；煤田地质与勘探；1997年01期
[4]吕春峰；煤层底板突水的数值模拟试验及其工程应用[D]；西安科技大学；2003年。