浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类
浅议浅埋坚硬厚煤层大采高开采技术
义。
际采矿设备供应商， 基本垄断了综采高端产品市场。 我 国经 济 的快 速增 长 ， 在很 大 程 度 上 是依 靠 资
源和 能源 的大 量投 入完 成 的 。而近 年来 ， 源短 缺 、 资 生 产要 素 价格 上涨 ， 使得 我 国以往那 种 高耗 能 、 高污 染 和低 附加 值 的增 长 方 式 难 以为 继 ， 因此 要 使 经 济
国内综采 设 备科研 设 计 和制造 企业 已研 制 开发
出具 有独 立知 识 产 权 、 先 进技 术 水平 的 大功 率 电 较
领 域渗 透 ， 、 、 、 美 澳 英 德等 国家 采用 了大 功率 可控 传 动、 微机 工况 检测 监 控 、 自动化 控 制 、 电一 体 化 设 机
收 稿 日期 ：０ ０—０ ０ ２１ ６— ９ 作者简介 ： 惠维渊（ ９ ９ ） 男 ， １５ 一 ， 陕西三原 人 ，９ ２年毕 业于西 安矿 １８ 院， 研究生学历 ， 高级工程师 ， 现任 陕西省煤炭物资供应公 司总经理 。
第 ５期
惠 维 渊 浅议 浅 埋 坚 硬 厚 煤 层 大 采 高 开 采 技 术
１ ３
浅 议 浅 埋 坚 硬 厚 煤 层 大采 高 开 采 技 术
惠 维 渊
（ 陕西省 煤炭物资供应公 司 ， 陕西 西安 ７ ００ ） １０ １
摘 要： 结合陕煤集团神木张家峁煤矿 ５ 煤层首采工作 面的开采条件 ， 对浅埋 坚硬厚煤层大采 高 开 采技 术进行 了分析 和探讨 ， 出 了一套 榆神 矿 区煤炭 资源 安 全 、 提 高效 、 回 收率 和 经 济 的 开采技 高
现 年产 ８ ０～１０ ０万 ｔ出 现 “ 矿 一 面 ， 条 生 产 ０ ０ ， 一 一
浅埋薄基岩煤层短壁连采条件分类
浅埋薄基岩煤层短壁连采条件的分类刘玉德1,1，张东升1,1，马力强1,1，赵永峰1，王洪生1,11）中国矿业大学矿业学院，徐州，江苏2210082）中国煤炭资源和煤炭安全国家重点实验室，徐州，江苏2210083）中国神华能源有限公司，鄂尔多斯神东煤炭分公司，内蒙古232001 摘要：房柱式法通常是被用来从浅埋薄基岩煤层中采煤。
这导致非常低的生产效率和回采率。
近年来除了浅埋薄基岩煤层，短壁连续机械挖掘被广泛应用在许多情况下。
根据现场经验，实验室数据，计算和计算机模拟推导出2-2煤层上覆岩层运动的原则。
在神东煤田中煤炭埋藏浅的地方基岩的厚度运用模糊聚类可以分为5种类型：<10米，10-15 米,15-25米,25-35米，>35米。
对每个类别中的相关参数进行了一系列合理的计算和分析，给出了一个用短壁连续机械开采浅埋煤层的方法。
关键词：短壁；连续开采；薄基岩；模糊聚类；技术参数1.引言浅埋煤层一般特点是单一关键层，承载层基石的厚度比小，和在厚的砾石层下有薄的覆盖层。
浅埋煤层的相关参数是：煤层的埋藏深度小于150米，承载层基石的基载比J z小于1。
[1]对有较厚的覆盖层或正常地区，有许多有效的挖掘煤的方法。
在此次案例中，长壁工作面无疑是首选的。
然而，浅埋薄基岩煤层或边界煤开采一直是用房柱法。
近年来，除了在浅埋薄基岩煤层使用，短壁机械化开采的技术已经被广泛应用在许多不同的地质条件下。
为了解决这个我们提出了浅埋煤层短壁机械化连续开采方法，以2−2神东薄基岩煤田作为一个例子。
四个步骤是：a) 一）分析煤层的地质条件和覆岩的物理力学性能。
b）分析在短壁机械连续采煤工作面上覆盖的岩层的坍塌特征。
c）选择分类指标及方法并进行分类。
d）为每个类别的短壁机械化连续开采选择相关参数。
2 2−2煤层地质条件和采矿方法的选择2.1 地质条件神东煤田2−2煤层属侏罗系中统延安组, 煤层厚度3.93 -6.71ｍ,平均厚6.18ｍ;结构简单, 含矸1-3层, 夹矸厚度0.12 -0.37ｍ, 岩性多为泥岩, 部分炭质泥岩;煤层埋深20.10 -238.40ｍ。
浅埋煤层保水开采识别系统研究
２ 导水裂缝带广义损伤 因子的确定
２ １ 导水 裂缝带 广义 损伤 因子 的定义 ．
由损伤力学可知 引： 应用损伤变量以描述材料 的损伤状态可以通过从微观和宏观两方面选择度量
损伤的基准。这里假定选取空隙的长度为损伤变量 Ｄ的基准 ， ０ Ｄ＝ 对应于无损伤状态， Ｄ＝１ 对应于完 ，
ｇ， ｎ
、
Ｅ１１（ ｈ ＋ ＋… ＋ ｈ ｌ１ ２２
）
’
，、 １
¨
式中
Ｅ ， … ， 为各 层 岩层 的弹性 模 量 ， 。Ｅ ， Ｅ ｎ为岩 层 数 ；。ｈ， ， 为 各层 岩层 的厚 度 ； ， ， ， ｈ ， … ｈ 。 …
为各层 岩层 的容重 。
基金项 目： 国家 自 然科学基金项 目（ ０ ７ １５ ４ ５２ ５ ） 作者简 介： 赵兵朝（９ ８一 ， ， １ ７ ） 男 山西晋城人 ， 博士生 ， ， 讲师 主要从事开采损害及防护研究
６４ ２
西
安
科
技
大
学 学
报
２０ ０ ８血
遭到破坏。因此根据导水裂缝带的特征和损伤力学损伤变量的定义 ， 本文提出了广义的导水裂缝带损伤 因子的概念 ， 根据导水裂缝带内出现裂缝的数 目以及其相互贯通的情况， 即： 以导水裂缝带 内岩层在原始 状态下的长度和出现裂缝后该岩层长度的变化量作为损伤变量 ， 其所求取 的损伤因子为广义 的导水裂缝 带损伤因子。 ２ ２ 导水 裂缝 带广义 损伤 因子 的确定 ．
对于各层岩层的破断距 ， 不同的模型有着不同的计算方式 ， 其具体计算公式如下。
当为定考时 ；为支考时ｔ √ 作固梁虑 ＝ 当 简梁虑 ＝ ． √ 作
神东矿区浅埋煤层水害防治研究
首采工作面， 或水 文地 质条件 复杂的工作 面， 要查清工作面范围 内沙层 、 风 化基岩含水层 厚度 ， 各含水层补 、 径、 排关系 ， １ ＝ 作面充水因素。 施 工抽水试 验 孔或 水 文观 测 孔 ， 在 工 作 面施 工探 放 水 钻 孔 时 ， 对 水文孔进行长期观测 ， 分析水位 变化 规律， 预算 工作面涌水量等 。 ３ ． ２加 强矿 井 水 文 监 测 尽 快建立井上 、 下水文 自动监测系统 ， 观 测内容包括地面各钻孔水位 ， 井下各 水仓水 量、 水位 ， 各采 空区涌水量 、 水位 ， 主要排水管路排水量。建 立 水文 自动监测 报警系 统， 其数控 中心 自动 采集 各测点的水位、 流量 、 压 力等 信息， 并进 行综 合分析处理 ， 以预测矿井 突水 的可能性及突水强度 ， 突水动 态等， 为矿井 防治水 决策提供科学依据 。 ３ ． ３加大井 下探放水力度 根 据矿井接续 ， 提前安排 队伍掘进接续 工作呵 ， 留有充 足的探放水 时
接 和 间接 两种 。 它们分别受大气降水、 地 表 水 和 地 下 水 等 因 素 的控 制 ，裂通道导通程度 则决定充水强度 的大小 。裂 隙密集 畅通， 充水 强度相对就大 ， 反之 则小。初 次 冒裂范围大， 充水强度 则
大。
３ 浅埋 煤 层 防 治 水 技 术 措 施 ３ ． １ 加 强 矿 井 水 文 地 质 工 作 对 水 文地 质 资料 不 清 楚 的地 段 提 前 进 行 勘 探 。 特 别 对 于各 采 区 （ 盘 区）
间。 根据经验 ， 建 议 工 作 面采 前 疏 放 水 时 间 不 少 于 ６个 月 。 地 测 部 门应 根 据
有 …定的水力联 系， 对矿井生产 有不 同程度 的影响 ， ‘ 般来 说主要充 水水 源 有 以 ＦＪ Ｉ Ａ￣ ：
陕北生态脆弱区保水采煤地质条件分区类型研究
陕北生态脆弱区保水采煤地质条件分区类型研究王启庆;李文平;李涛【摘要】生态脆弱区如何实施水资源保护性采煤是一项重大的研究课题，开展相关水文地质工程地质条件勘探测试，进行地质条件分区的研究，是实施保水采煤的重要基础和前提。
以陕北典型矿井为例，在勘探测试的基础上，进采前、采后现场压水试验及室内模拟开采覆岩变形破坏过程渗透性变化试验测试等，结果表明煤层采动对上覆岩土体渗透性有不同程度影响。
基岩中粉砂岩、泥岩开采前渗透性较小，可作为弱隔水层；煤层开采后，整体移动带内基岩的渗透性出现不同程度的增大，渗透系数提高了约1个数量级，而红黏土渗透性变异不明显，表明红黏土为采后的关键隔水层。
按照采动后潜水漏失量、补给量和水位变化关系，将生态脆弱区保水采煤条件划分为不失水区、轻微失水区、一般失水区和严重失水区4种类型；依据水均衡原理推导出4种类型的条件分区确定公式，并给出了应用实例。
%How to implement mining with water protection is a major research topic in ecologically fragile areas. Hydrogeology and engineering geology conditions exploration test and division index study are an important foundation and prerequisite for the implementation of water protected mining.This paper takes a typical mine of northern Shaanxi as an example.It is based on the exploration test.It includes the results of water pressure test before and after mining,indoor simulation of mining overburden rock deformation and failure process of permeability variation test.The results show that coal mining has a different impact on overlying rock mass permeability.The permeability of siltstone and mudstone is lesser and it can be used as a weak aquifuge.After mining,the bedrockpermeability of the overall mobile belt appears varying degree of increase.The permeability coefficient increases about one order of magnitude.The red clay permeability variation is not obvious.Red clay can be used as key aquifuge before mining.According to water resources leakage,recharge and water level changes,the ecological fragile area is divided into four zones,i.e.,not influenced zone,zone of light water leakage,zone of normal water leakage and zone of serious water leakage.On the basis of the principle of water balance,the condition partition index of the four types calculation formula is derived.The application example is given.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】7页(P515-521)【关键词】生态脆弱区;砂层潜水;压水试验;卸压试验;保水采煤;分区标准【作者】王启庆;李文平;李涛【作者单位】中国矿业大学资源与地球科学学院徐州 221008;中国矿业大学资源与地球科学学院徐州 221008;陕西煤业化工技术研究院有限责任公司西安710065【正文语种】中文【中图分类】TD741我国陕北侏罗纪煤田资源储量极大，而且煤质好，开采前景广阔。
榆树湾浅埋煤层保水开采三带发展规律研究
维普资讯
土隔水层 ： 第三系三趾马红土广布全区， 厚度 ８． ３５ ７ １５ 该层上部为亚沙土， ７．ｍ， ０ 亚粘土． Ｉ性为棕红， 下部石 Ａ ｔ ａ 浅 紫红色粉质粘土， 含钙质结核， Ｃ ２ 据 ５ 号钻孔抽水资料， 上部黄土层单位涌水量为 ０ ０ ４ Ｊｓ ）渗透系数 ． ０１ （ｍ ， ０ ７Ｉ ． 为 ０ ０ ｍｄ富水性极差 ， ． ２ ／， ０ ７ 该层为区内主要隔水层． （） ２地下水 的补 给 ： 地下水主要接受大气 降水入
收稿 日期 ：０６ ０ — ８ ２ ０ — ６ １
（ ） 四系中更新统离石黄土及第三系三趾 马红 １第
基金项 目： 自然科 学基金 资助项 目（０７０３ ； 国家 ５０４２ ）教育部博士学科点基金资助项 目（０５７４０ ） ２００００３ 作者简介 ： （９ ８ ）男 ， 张杰 １７一 ， 四川达县人 ， 士生 ． 博 主要从事浅埋煤层研究和教学工作 ．
保 水开采 ， 这为榆 树湾煤矿保水 开采提供 了重要 的科 学依据 ． ３表 １参 ８ 图 ， ， ．
关键词 ： 榆树湾煤矿 ； 浅埋煤层 ； 厚土层 隔水层 ； 水开采 保 中图分类号 ： Ｄ８ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ２ ９ Ｏ （Ｏ ６ ０－ ００ ０ １ ７— １２ ２Ｏ ）４ ０ １－ ４
随着榆神府 矿区煤炭 资源 的逐步开发及能源重
加， 在开切眼处最薄 ， ２ ３ 其中基岩厚 １０ 土层 为 ２ ｍ， ２ ｍ，
化工基地 的建设 ， 耕地 、 草场被风蚀 沙化或为流沙所 侵 占【． ” 而该区分布的第 四系上更新统萨拉乌苏组含
水层是陕北地区居民生活和工业用水水源 ， 神北 区沙 基型煤层埋深一般在 １ 左右 ，煤层开采会直接波 ０ｉ ０ｎ
保水开采
保水开采班级：采矿2014级1班姓名：阮泽宇学号：01140041摘要：保水开采的概念包括下列三个层次的内涵：首先要避免才没工作面的突水事故，实现工作面安全高效开采；其次，采取技术减少采煤对地下含水层的破坏程度，保护地下水资源；第三，要对矿井疏排水进行资源化利用，一定程度上实现“煤水共采”，同时对采煤破坏的含水层进行恢复和再造。
本文通过举例介绍部分保水开采的方法。
1.浅埋煤层保水开采岩层控制实例我国西部浅埋煤层保水开采的核心理念是保护生态水位，保水开采岩层控制的理论基础是隔水层的稳定性。
基于陕北浅埋煤层煤水赋存条件，通过物理模拟和地裂缝实测分析，揭示了浅埋煤层隔水岩组的“上行裂隙”和“下行裂隙”发育规律，发现了“上行裂隙”和“下行裂隙”的导通性决定着隔水岩组的隔水性。
通过理论分析，给出了“上行裂隙带”发育高度和“下行裂隙带”发育深度的计算公式，建立了以隔水岩组厚度与采高之比( 隔采比) 为指标的隔水岩组隔水性判据。
据此，提出了保水开采分类方法，基于神府矿区条件给出了分类指标范围。
保水开采分类覆岩隔水岩组的厚度、性质和采高不同，隔水岩组的稳定性不同。
根据隔采比指标对保水开采进行分类，有利于从宏观上确立对应的开采方法。
(1) 自然保水开采类。
采用一次采全高长壁开采方法，隔水岩组位于弯曲下沉带并保持隔水性，称为自然保水开采类。
神府矿区基岩的导水裂隙带高度一般为18 ～ 28 倍采高，取上限 28 倍; 下行裂隙深度取 2 倍采高，代入( 4) ，则神府矿区自然保水开采的条件为Gc ≥ 28M + 2M + ( 3 ～ 5) M = ( 33 ～ 35) M即，有效隔水岩组为黏土层( 或基岩) 时，隔水岩组总厚度超过 33( 或 35) 倍采高才能实现自然保水开采。
对于神府矿区厚度为 10 m 的厚煤层，如果采用放顶煤开采，则隔水岩组厚度必须大于 330 ～ 350 m 才能实现自然保水采。
显然，大部分工作面不能满足自然保水开采条件。
生态脆弱矿区煤层覆岩隔水特征及保水开采实验研究
生态脆弱矿区煤层覆岩隔水特征及保水开采实验研究高召宁;应治中;李铭【摘要】对薄基岩浅埋煤层覆岩的隔水性进行了分析,采用相似材料模拟的方法,研究了薄基岩浅埋煤层覆岩的物理力学特征和上覆岩层移动破坏规律。
研究表明,覆岩的矿物成分以石英、钾长石等为主,其含量高达75．4%~92．0%；岩石的单向抗压强度远大于抗拉强度,属于典型的脆性岩石。
风化岩石的膨胀性增强,塑性增加,强风化带内,结构致密的粉砂岩、细粒砂岩的物理力学性质无明显变化。
相似模拟实验表明：在煤柱附近和采空区中央,沿顶板方向覆岩移动表现出明显的分区性,在同一层位水平变形引起的压缩区和拉伸区交错出现；导水断裂带最大高度约为94 m,是采高的27倍。
在此基础上,对薄基岩浅埋煤层保水开采的条件进行了评价,提出了保水开采的关键技术措施。
%In this paper, analysis was made on the water-resisting propery of the overlaying strata of the shallow coal seam with thin bedrock, and research was carried out on its physical and mechanical characteristics as well as its movement and failure laws with the similar material simulation method. The research showed that the main mineral compositions of the overlying strata were quartz, potash feldspar and so on, their content was as high as 75. 4% ~92. 0%, the uniaxial compressive strength of the rock was far greater than its uniaxial tensile strength, it belonged to a typical brittle rock. The expansibility of the weathered rock reinforced and its plasticity increased, and in the strongly weathered zone, the physical and mechanical properties of the compact siltstone and fine sandstone had no obvious changes. The Similar simulation experiments indicated that near the coal pillar and at the certerof the gob, the movement of the overlying strata along the roof direction had obvious zoning characteristics, the compression zone and tensile zone caused by the horizontal deformation appeared alternately in the same horizon; the maximum height of water flowing fractured zone was about94 m, 27 times of mining height. On this basis, water-preserved mining conditions of the shallow seam with thin bedrock were evaluated, and the key technical measures for water-preserved mining were proposed.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P12-15,31)【关键词】薄基岩;浅埋煤层;保水开采;相似模拟实验【作者】高召宁;应治中;李铭【作者单位】煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南232001; 安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001;安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001;安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TD322.1陕北侏罗纪煤田地处毛乌素沙漠地区,地质环境脆弱,水资源短缺,仅有的地下水资源赋存于第四系萨拉乌苏组,由于煤层埋藏较浅,开采引起的冒裂带一旦发育到萨拉乌苏组,将导致地下水流失,引发一系列的环境问题[1-3]。
- 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)。
第29卷 增2岩石力学与工程学报 V ol.29 Supp.22010年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept .，2010收稿日期：2009–12–31；修回日期：2010–04–05基金项目：国家自然科学基金资助项目(50574074)；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(教外司留[2008]890号)；榆林市产学研合作项目；陕西省重点实验室科研项目作者简介：黄庆享(1966–)，男，博士，1987年毕业于西安矿业学院采矿工程专业，现任教授、博士生导师，主要从事矿山压力与岩层控制方面的教学与研究工作。
E-mail ：Huangqx@浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类黄庆享(西安科技大学 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安 710054)摘要：通过陕北浅埋煤层保水开采的模拟研究与采动损害实测，揭示采动覆岩裂隙主要由上行裂隙和下行裂隙构成，采动裂隙带的导通性决定着覆岩隔水层的隔水性。
实验分析上行裂隙带发育高度的计算公式，模拟测定下行裂隙带的发育深度。
基于采动裂隙发育程度与采高和隔水岩组的关系，提出以隔采比为指标的隔水性判据，由此将保水开采分为自然保水开采、可控保水开采和特殊保水开采3类，为浅埋煤层保水开采提供科学依据。
关键词：采矿工程；浅埋煤层；覆岩；隔水性；保水开采中图分类号：TD 32 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)增2–3622–06IMPERMEABILITY OF OVERBURDEN ROCK IN SHALLOW BURIED COAL SEAM AND CLASSIFICATION OF WATERCONSERV ATION MININGHUANG Qingxiang(Key Laboratory of Western Mine Exploitation and Hazard Prevention of Ministry of Education ，Xi ′an University of Science andTechnology ，Xi ′an ，Shaanxi 710054，China )Abstract ：According to simulation model tests and water conservation of overburden rock in shallow-buried coal seam ，it is revealed that the cracks of overburden rock induced by mining are mainly composed of upward cracks and downward cracks ；the impermeability of overburden impermeable layer depends on the interpenetration of mining crack zone. The calculation formula of the developing height of upward crack zone is analyzed ；and the developing depth of downward crack zone is also measured by simulation. Based on the relationship among developing degree of mining crack ，mining height and impermeable layer ，the impermeability criterion is put forward by the ratio of impermeable layer thickness to mining height. The water conservation mining is divided into 3 types ，i. e. nature water conservation mining ，controllable water conservation mining and special water conservation mining ，which provide scientific basis for shallow buried coal seam mining.Key words ：mining engineering ；shallow buried coal seam ；overburden rock ；impermeability ；water conversation mining1 引 言我国西部毛乌苏沙漠边缘地下煤层储量丰富，仅陕西境内的榆神府煤田含煤面积约2.7×104 km 2，总储量约2.4×1011 t ，被列为世界七大煤田之一[1]。
目前，该矿区正在大规模开发，2008年区内原煤产量1.55×108 t ，并且以每年2.0×107 t 的速度递增。
第29卷增2 黄庆享. 浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类 • 3623 •煤层埋深40～580 m，初期开发的煤层埋深一般在100～200 m以内，属于浅埋煤层。
开采实践表明，采动覆岩移动引起隔水层失稳，导致大量的地下水的流失，对生态造成了严重破坏[2，3]。
我国学者，对此进行了不懈的努力。
钱鸣高等[4，5]于2003年提出了绿色开采，为浅埋煤层可持续开采指明了方向，其中保水开采是其重要途径之一，2007年又提出了科学采矿，强调了提高回收率和保护环境是科学采矿的重要指标。
缪协兴等[6]应用关键层理论，研究了(上行)裂隙带内隔水关键层结构稳定性的概念模型。
杨泽元等[7]对榆神府矿区的地表生态研究表明，地表植被生长与地下水位埋深密切相关，采动引起地下水位下降是导致地表生态恶化的主要原因。
据此，王双明等[8]提出，陕北榆神府煤田的保水开采重点是保护地表生态水位不下降，关键是确保采动过程中隔水层的隔水性。
榆神府煤田的煤层覆岩由基岩和黏土层组成，共同构成隔水岩组[9]。
掌握采动顶板裂隙发育规律，研究隔水岩组的稳定性，根据隔水岩组的稳定性进行保水开采分类控制，是实现榆神府煤田可持续发展的科学途径。
本文以榆神府矿区浅埋煤层地层条件为工程背景，采用应力–应变全程相似和水理性相似技术，通过固液耦合模拟揭示浅埋煤层采动覆岩裂隙发育规律，确定了上行裂隙和下行裂隙的计算方法，提出了以下行裂隙和上行裂隙为主要指标的隔水层稳定性判据，建立了榆神府矿区浅埋煤层保水开采的分类方法，为浅埋煤层保水开采提供了科学依据。
2 榆神府矿区煤层赋存特征榆神府矿区的可采煤层和局部可采煤层有12层，全区储量最大的主采煤层是2–2煤层，位于煤系顶部，煤层倾角近水平。
根据组合形态，将煤层覆岩划分为3类[8]：(1) 沙层–土层–风化层–基岩层，占全区的65%，主要分布于榆神矿区；(2) 沙层–风化层–基岩层，占全区的20%，主要分布于神北矿区；(3) 土层–风化层–基岩层，占全区的15%，主要分布于新民区。
其中，沙层包括风积沙及萨拉乌苏组，厚度一般在10 m以内，含有潜水，水位埋深为0.90～9.27 m，是矿区主要含水层，该含水层的潜水是地表植被赖以生存和人民生活用水的宝贵水源；土层指离石黄土及三趾马红土，厚度一般为20～80 m，是良好的隔水层；风化层指基岩顶面风化带，厚度一般为20～25 m，为弱含水层；基岩层为主采煤层上覆未风化基岩，主要由砂岩构成，厚度变化较大，一般为30～380 m，与土层共同构成隔水岩组。
3 采动覆岩裂隙发育规律与隔水性3.1 采动覆岩裂隙与隔水性在考虑黏土隔水层应力应变全程相似和水理性相似条件下[10]，针对榆神矿区榆树湾煤矿[11]、海湾煤矿3#井和大砭窑煤矿的煤层开采开展了模拟试验。
试验研究表明，上覆岩土体的采动裂隙主要由上行裂隙与下行裂隙构成。
上行裂隙由采动后顶板自下而上的垮落和离层下沉形成，该裂隙带就是通常所说的导水裂隙带(见图1(a))。
下行裂隙则是由于地层下沉运动在地层表面产生张拉作用而形成的向下发育的张拉裂隙(见图1(b))。
(a) 裂隙带未贯通时隔水层稳定(b) 裂隙带导通隔水层失稳图1 采动覆岩上行裂隙带和下行裂隙带Fig.1 Upward crack zone and downward crack zone of overburden rocks induced by mining上行裂隙与下行裂隙在隔水层内的导通性决定着隔水岩组的稳定性，简称隔水性。
如果上行裂隙含水层下行裂隙带上行裂隙带隔水层煤层含水层下行裂隙带隔水层上行裂隙带煤层• 3624 • 岩石力学与工程学报 2010年带与下行裂隙带导通，则隔水性失稳，潜水将流入采空区。
反之，则隔水性稳定(见图2)。
通过合理的方法控制上行裂隙带发育高度，或降低下行裂缝带的发育深度，可以提高隔水层的隔水性。
(a) 上行裂隙和下行裂隙未导通隔水层(b) 上行裂隙和下行裂隙带穿透隔水层图2 采动覆岩上行裂隙带和下行裂隙带模型照 Fig.2 Photographs of model of upward crack zone and downwardcrack zone of overburden rocks induced by mining3.2 上行裂隙带发育高度(1) 单一煤层开采上行裂隙带发育高度的确定可以借鉴导水裂隙带的计算方法。
由浅埋煤层隔水层位移规律的物理模拟实验[12]可知，上行裂隙发育最充分的区域对应于工作面煤壁后部的最大下沉区，该区域拥有最大下沉梯度和曲率。
这与前苏联学者格维尔茨曼[13]根据大量实例的研究结论一致，他得出全部跨落法采煤时导水裂隙带顶部岩层的极限曲率K Γ与导水裂隙带高度T H 的关系为0Γ22T037.25(cot cot )q mK H δϕ=+ (1) 式中：0q 为岩层最大下沉系数，m 为采高，0δ为极限角，3ϕ为充分采动角。
根据实践经验，0q 和03cot cot δϕ+数值变化幅度不大，一般分别取0.7和1.1，则式(1)可以简化为T H ≈ (2) 由此得出，导水裂隙带高度与采高成正比，与裂隙带顶部岩层的极限曲率成反比。
从式(2)可知，如果上行裂隙带顶部岩层的极限曲率越大，即岩层的柔性越大，导水裂隙带发育越小。
我国对裂隙带高度研究认为，缓倾斜煤层开采导水裂隙带的高度与采高近似呈正比关系，表现为：软弱顶板为8～12倍采高，中硬岩层为12～18倍采高，坚硬岩层为18～28倍采高[14]。