底板突水理论
水-岩作用下底板突水机理与防治措施
水-岩作用下底板突水机理与防治措施
底板突水是指地下水位升高，使地下水渗入地基，从而使地基底板受到水压作用，使地基底板发生突水现象。
一、水-岩作用下底板突水机理
1、地下水位升高：地下水位升高，使地下水渗入地基，从而使地基底板受到水压作用，使地
基底板发生突水现象。
2、地基底板受力：地基底板受到水压作用，会产生抗拉力和抗压力，使地基底板受到拉应力
和压应力，从而使地基底板发生突水现象。
3、地基底板破坏：地基底板受到拉应力和压应力，会使地基底板发生破坏，从而使地基底板
发生突水现象。
二、防治措施
1、改变地下水位：可以采取排水措施，改变地下水位，从而减少地基底板受到的水压作用，
从而防止底板突水现象的发生。
2、加固地基底板：可以采取加固措施，加固地基底板，从而增加地基底板的抗拉力和抗压力，从而防止底板突水现象的发生。
3、改善地质条件：可以采取改善地质条件的措施，改善地质条件，从而减少地基底板受到的
水压作用，从而防止底板突水现象的发生。
总之，水-岩作用下底板突水机理与防治措施是改变地下水位、加固地基底板、改善地质条件等。
只有采取有效的防治措施，才能有效地防止底板突水现象的发生，保护地基结构的安全。
采场底板突水机理及预测方法
中图分类 号 ： Ｆ ４ ０ ６ ． ３ ； Ｔ Ｄ ７ ４ ５
１ 煤 矿水 危 害的 类型
文献 标 志码 ： Ｂ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ７） １ １— ０ １ ４ ３— ： 位 于煤 层上的厚度较大 的强含水 冲积层 ； 具有强含水 层 或地表水体补给 的太原群岩 溶灰岩含水层 ； 厚层 灰岩岩溶强含水层对上覆煤层开采的威胁。 底 板 围岩应 力 的增 大是 随 着 采 掘深 度 的 增 加 而 增加 的 ， 煤 层 底 板 突 水 愈 加 受 地 应 力 的 影 响。 因此 ， 深部煤炭资源带压开 采作业应首先考虑 到 地应 力 的影 响 。
２ ． ２煤层 底板 突水规律
４ Ｏ 年代 一 ５ ０ 年代 ， 匈牙利科学家韦格弗伦斯历史 上首次提 出了相对隔水层的概念 ， 经研究 ， 提出突 水量与突水事故的发生率不仅与地应 力和埋深有 关， 还与承水压力有莫大关联。 随后， 苏联学者 Ｂ・ 斯列萨列夫 用静 力学 的 相关理论来解释底板承压水对巷道底板的破坏机 理。他将煤层底板视作受均布载荷 的固定梁 ， 且 通过推导出安全水压值的计算公式 ：
型。
ｈ 一 底 板隔水 层厚 度 ， ｍ； Ｌ 一工作面最大控顶距或巷道宽度 ， ｍ； 底板隔水层平均容重 ， ｋ ｇ ／ ｍ 。 ２ ． １ ． ２国 内研 究现 状 我国虽然对底板突水研 究起 步较晚 ， 但先后 提 出了原位张裂 与零位破坏理论 、 板壳理论、 “ 突 水优势面” 、 “ 下三带 ” 理论 、 关键层理论 、 “ 强通道
Ｐ ｏ ＝２ Ｋ Ｐ ｈ ／ Ｌ ＋ ｈ （ １ ） 式中： Ｐ ｏ 一底 板所 能承 受 的理 论安全 水压 值 ， ＭＰ ａ ； Ｋｐ 一 隔水 层 的抗 张强度 ， ＭＰ ａ ；
底板突水预测预报理论及技术
层或 多层小 的独立 、稳定 的含水层 ；由于原生地质构造或 采动破 坏产 生的导水裂缝 带的存在或 出现 ， 使这些独立含水层可能沟通 ，发生水力联系 ，并在上覆 小的含水层 中形成 补给水压 的水力梯度 变化 ， 这恰恰可 以成为底板突水 的预测预报标志。据此建 立 了底 板突水预 测预 报理论 ，并将研 究的预测预报 的实施技术在霍州煤 电集 团团柏煤矿进 行 了成功实践。 ［ 关键词】 底板奥灰；导水构造；无炭 柱；突水 ；预测预报 ； ［ 中图分类号］Ｔ ７５ ２ Ｄ ４．１ ［ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号 ］１０ －２５ （ ０７ ３０ ７ ４４ ０ ６６ ２ ２ ０ ）０ － ５ ） ０
Ｐｒ ｖ ｎｔｏ ｎ ｒ ｃ ｓ ｅ ｒ ｎ ｃ ｏ ｏ ｙ ｏ ｏ ｒ 、 ｔｒ Ｂｕ ｓ ｉ ｅ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｆｏ ｅ ａ ｔＴｈ ｏ ｙ ａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆＦｌ ｏ ｖａ ｅ ｒ ｔｎｇ
团柏 煤 矿 是 山 西 霍 州煤 电 集 团公 司 的 主力 煤 矿 ，开 采煤 层 为 ｌ ９ ，１ ｌ ，２ 和 ０ ，ｌ ，共 ５层 ， 其 中下 组 ９ ，１ ｌ ０ 和 ｌ 层 的 煤 炭 储 量 占井 田 总 煤 储 量 的 ８． ％ 。下组煤 层开 采受 到 Ｋ 灰 岩 和 中奥 ３９ ： 陶系灰 岩含 水层 突水 威 胁 ，其 中 Ｋ 灰 岩 是 下组 煤 ： ９煤层 的直接 顶 板 ，但 Ｋ ：灰岩 为 薄 层 灰 岩 ，含 水 弱 ，对下 组煤 层开采 不 构成威 胁 ，而奥 陶系灰 岩 为 厚层 灰岩 ，岩 溶发 育 为强 含 水性 。团柏 井 田 内 ｌ ０ 煤层 距奥 陶 系 灰 岩 平 均 间距 为 ３ ． ｍ，ｌ 煤 层 距 ５３ Ｊ 奥 陶系灰 岩 间距 平均 为 ２ ．ｍ，由于 间距小 ，当开 ６０ 采 深 度很大 ，奥 灰水 压超过 隔水 层抗 压强度 时 ，便 会发 生底板 突 水 。 由于下 组煤 开采将 会受 奥灰 水或 受 由奥灰水 补 给 的石炭系 灰 岩水 的水害影 响 ，因此 ，研究 下组煤 承压 水上开 采在 团柏 矿显得 十分 必要 ，不仅 能使 下 组 煤层 安 全 开采 ，又 能 延 长矿 井 服 务 年 限 ，并且 ， 其 研 究成果 可 以为我 国其他 类似 条件煤 矿 的带压 开 采 提供 有效 途径 和经验 。 １ 带 压开 采突水 的 区域 性监 测理 论与 方法 １ １ 底 板 岩层水 力 学特性 与含水 层水 力联 系分析 ． 研 究带 压开采 突 水的监 测理论 及其 技术 ，主要 是搞 清底板 岩层力 学特 性及 其水力 学特 性 ，目前最
煤层底板突水理论现状研究
煤层底板突水理论现状研究我国的煤炭资源的开采受水害威胁严重，尤其是随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大，来自底部灰岩发育的裂隙岩溶高承压水的威胁日趋严重，煤层底板在采动的影响下其破坏也日趋加剧，许多矿井突水事故与之密切相关。
矿井突水机制是一个涉及采矿工程、工程地质、水文地质、岩体力学、岩体水力学、渗流力学等多门学科的理论课题，弄清楚突水理论机制对于防范底板突水以及底板岩层控制与管理具有重要的理论意义和实际应用价值。
2.底板突水理论研究2.1底板相对隔水层[1]早在20世纪初，欧洲的一些学者就注意到煤矿开采过程中底板隔水层的作用，并从若干次底板突水资料中认识到，只要煤层底板有隔水层，突水次数就少，突水量也小，隔水层越厚则突水次数及突水量越少。
20世纪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。
他指出，煤层底板突水不仅与隔水层厚度有关，而且还与水压力有关。
突水条件受相对隔水层厚度的制约。
相对隔水层厚度是等值隔水层厚度与水压力值之比。
同时提出，在相对隔水层厚度大于1.5m/atm的情况下，开采过程中基本不突水，而80%～88%的突水都是相对隔水层厚度小于此值。
由此，许多承压水上采煤的国家引用了相对隔水层厚度大于2m/atm就不会引起煤层底板突水的概念。
这期间前苏联学者B.斯列萨列夫将煤层底板视作两端固定的承受均布载荷作用的梁，并结合强度理论，推导出底板理论安全水压值的计算公式。
20世纪70年代至80年代末期，很多国家的岩石力学工作者在研究矿柱的稳定性时，研究了底板的破坏机理。
其中最有代表性的是C.F.Santos(桑托斯)，Z.T.Bieniawski(宾尼威斯基)。
他们基于改进的Hoek-Brown岩体强度准则，引入临界能量释放点的概念分析了底板的承载能力。
2.2突水系数理论我国的底板突水规律研究始于20世纪60年代，当时注意到匈牙利底板相对隔水层理论在实践中的应用，在焦作矿区水文地质大会中，以煤科总院西安勘探分院为代表，提出了采用突水系数作为预测预报底板突水与否的标准。
煤层底板突水机理的初步探讨
煤层底板突水机理的初步探讨1、以位于永夏煤田的新桥井田为例，系统总结了研究区煤层底板的水文地质结构特征以及水文地质条件的区块化特征，阐明了底板岩层厚度、岩层强度（含岩性）以及岩层组合关系的空间差异性。
2、提出了研究区底板水文地质结构的“三层段”划分方法，并以此将研究区煤层底板隔水层划分成四类结构模型；在此基础上，探讨了岩层厚度、岩层强度（含岩性）以及岩层组合关系对底板采动破坏及阻隔水能力的定性与定量影响。
3、基于底板岩层的抗破坏能力（强度比值系数）、阻隔水能力（质量比值系数）以及隔水层厚度等关键因素，提出了综合反映底板岩层结构组合关系的“结构比值系数”概念以及底板阻隔水能力的定量计算与评价方法，为定量评价煤层底板的阻隔水能力奠定了方法基础。
徐智敏，男，1981年6月生，四川简阳人，中共党员，副教授，博士生导师，中国矿业大学水文与水资源系主任。
主持国家自然科学基金项目2项、国家“973”计划项目子课题1项、国家重点研发计划项目子课题2项、企业横向课题25项。
在国内外学术期刊上发表论文40余篇（SCI、EI检索20余篇），授权国家发明专利5项，获省部级科技进步奖12项，出版专著3部。
研究方向矿井水害防治、地下水科学与工程、矿井水污染防控理论与技术主要成果长期从事矿井水害监测预报与防治方面的基础理论与实践研究，尤其在西部矿区含水介质条件与水动力学特征、西部干旱半干旱矿区水资源保护性开采、大型地表水体下采煤、高承压底板水上采煤、闭坑矿井水害形成机制与绿色关闭等方面取得了诸多创新性成果，获得多项专利，发表多篇高水平论文，为我国煤矿的安全、高效生产以及“绿色闭坑”提供了有力的水文地质技术保障。
主持的“衰老矿区松散含水层下残煤资源安全回收上限关键技术与应用”获2021年度中国煤炭工业科技进步一等奖。
预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用
预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用一、本文概述本文旨在深入研究和探讨预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用。
我们将概述“下三带”理论的基本概念及其在矿井底板突水预防中的重要性。
接着，我们将详细介绍该理论的发展历程，包括其从初步提出到不断完善的过程，以及在这一过程中出现的关键技术和方法。
我们还将分析“下三带”理论在实际矿井中的应用情况，包括其在突水预警、防治措施制定以及矿井安全管理等方面的具体应用和效果。
我们将探讨未来“下三带”理论的发展趋势和前景，以期为我国矿井安全生产提供更为科学、有效的理论支持和技术保障。
通过本文的研究，我们期望能够为矿井底板突水预防工作提供更为深入的理论指导和实践参考，推动矿井安全生产水平的提升。
二、“下三带”理论概述“下三带”理论是针对矿井底板突水问题提出的一种重要的地质工程理论。
该理论的核心在于对底板突水机理的深入理解和科学分类，通过对矿井底板的详细划分，为预防和控制底板突水提供了有力的理论支持。
“下三带”主要包括隔水层带、弱透水层带和承压含水层带。
隔水层带位于底板的最上部，具有良好的隔水性能，是防止突水的重要屏障。
弱透水层带位于隔水层带之下，其透水性能相对较弱，但仍具有一定的导水能力，是底板突水风险较高的区域。
承压含水层带位于最下部，是地下水的主要赋存场所，其水压和水量对底板稳定性具有重要影响。
“下三带”理论的提出，不仅深化了对矿井底板突水机理的认识，也为底板突水的预防和治理提供了科学依据。
在实际应用中，通过对“下三带”的详细勘察和分析，可以准确评估底板突水的风险，制定有效的防治措施，确保矿井生产的安全稳定。
“下三带”理论也为类似的地质工程问题提供了借鉴和参考，推动了相关领域的技术进步和理论创新。
三、“下三带”理论的发展随着科学技术的进步和矿业工程实践的不断深入，“下三带”理论也经历了不断的完善和发展。
这一理论自提出以来，便成为矿井底板突水防治工作的重要指导原则。
浅谈煤矿底板突水机理及防治
２ １ 年 ４月 ０１
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｎ ｉＣ ｋ ｎ ａ ｃｅ ｃ ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈａ ｘ ｏ ｉ ｇ Ｃｏ ｌＳ ｉ ｎ ｅ ｃ ｎ ｌｇ
Ｎｏ ４ ．
Ａｐ ． ０１ ｒ２ １
技术经验 ・
‘ 浅谈煤矿底板突水机理及防治
丁 华 徐 建文 张海君 ， ，
导水通道。溶岩不仅破坏了岩石的整体性 ， 而且使得
整个地下水 形成 网状 、 通 的含 水体 系 。其 突水 的特 联 点： 突水性强 、 坏性强 、 持续 时 问长 、 破 突水 突水频 率高 等 。下面通 过箱体模 型说 明其突水 的特点 ， 图 １ 见 。
（ ） Ｂ箱处地板突 出模式示意图 ｂ
隔水层 的隔水 性 、 地下裂 隙的导通 性 、 下水 系 的连通 地 性 、 水压力 和矿 山压 力 等 因素 的共 同影 响 。根据 突 静 水原 因可将其 分 为两 类 ， 即地 质构 造 底板 破 坏 性 突水 和采矿 扰动底 板 破坏 性 突水 。近 年来 ， 随着 开采 深 度
般的断裂 ， 因为断层既是一个含水体又是一个导水通
脆性不可溶岩
白云 岩
张开性好 的牵引裂隙 发育 良好的脆性 、 填充性 阻
较强
石英岩、 石英砂岩
柔性岩
止 了裂隙 、 孔隙的发育
较弱
泥岩 、 页岩
断 层突水 的特点 ： 水量 大 ， 破坏性 强 ， 突发性 强 ， 一
般突水后矿井无法恢复。断层产状 、 规模及其水文条 件在空间上的差异 ， 使断层突水研究 高度复杂化体模 型解释 了地 下水不 同储 水带 、 导水 带间的径流 、 补给 及排泄现 象。
预防矿井底板突水的_下三带_理论及其发展与应用
第18卷第4期山东矿业学院学报(自然科学版)Vol.18№4 1999年12月Journal of Shandong Institute of Mining and T echnology(Natural Science)Dec.1999 文章编号:1000-2308(1999)04-0011-08预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用Ξ李白英(山东科技大学特殊开采研究所)摘 要:总结了二十年来“下三带”理论的发展和应用,对“下三带”的概念、形成、确定方法、测定数据、效果评价等均作了系统深入的论述。
“下三带”理论经过二十余年的理论研究和生产实践已发展得日趋完善,该理论在承压水上安全开采评价及防治矿井底板突水灾害中起了重要作用。
本文旨在促进对该理论的深入理解,更好地推广应用,为矿井安全生产服务。
关键词:下三带;底板导水破坏深度;承压水导高;保护层;阻水带;底板突水中图分类号:TD745+.2 文献标识码:A 我国是世界上矿井水文地质条件中最复杂的国家,相应也是矿井突水灾害发生最频繁、突水量最大,危害最严重的国家。
我们与矿井水害已斗争了五十年,虽然在防治理论与技术上已取得很大进展,但岩溶承压水对矿井安全生产的威胁仍相当严重。
“下三带”理论就是为此而提出并在安全开采评价及指导水害防治中起了重要作用。
经过二十余年的深入研究和生产实践,该理论及其配套技术已日趋成熟和完善,并将收入规程指导生产应用。
为此,撰写此文,对该理论作较系统深入地论述,以便更好地掌握,促进推广应用。
1 “下三带”理论的概念自1979年开始,经过七年深入开采煤层底板内部进行综合观测,并结合模拟实验、电算分析等各项研究成果发现:开采煤层底板岩层也与采动覆岩类似存在着“三带”,故称之为“下三带”以示与覆岩中“三带”的区别。
“下三带”从煤层底面至含水层顶面分为:(1)底板导水破坏带(h1);(2)保护带(h2);(3)承压水导升带(h3)。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。