煤矿底板突水防治研究进展与探讨

合集下载

我国煤层底板突水问题的研究现状及展望

我国煤层底板突水问题的研究现状及展望发表时间：2018-12-21T11:24:30.247Z 来源：《基层建设》2018年第32期作者：郑根源[导读] 摘要：中华人民共和国成立以来，工业急需发展能源是制约工业发展的重要因素之一。

华兴能源有限责任公司唐家会煤矿安徽省淮南 232007摘要：中华人民共和国成立以来，工业急需发展能源是制约工业发展的重要因素之一。

在这段时期，煤矿是最为主要的能源。

在华北地区，煤矿存储量最大，这里有全国50%的矿井存在，占中国总煤产量的60%左右，所以在煤矿能源上占据着重要角色。

然而由于该地区自身的地质情况，其煤底板保护层完整性比较差，煤底层下埋伏着奥陶纪灰岩含水层，该土层的水压及水量都很大，很不利于煤矿开采。

因此，在华北地区的煤矿开采区中，煤层底板突水问题是一个很值得注意的问题。

关键词：煤层底板；突水灾害；注浆堵水；疏导防治；为了做好煤矿煤层底板含水层、赋水层突水防治工作，对辛置煤矿煤层底板含水层特征进行了分析，并针对煤层底板水害隐患，提出了“注浆堵水、疏水降压”综合防治措施，一方面减少了突水量，另一方面有利于加快突水的疏导。

一、煤层底板突水问题的研究现状1.煤矿水文地质条件综合研究。

水文地质研究属于煤矿水害防治中的基础性工作，是在水文地质学的研究范围之内。

（1）在20世纪60年代到70年代的防治水工作中，通过经验进行水文地质分析；（2）20世纪80年代以后，国家政府对华北的水害问题灌注了大量心血，大力支持防治水害，所以在这一时期对煤矿水文地质条件的研究成指数形式增长，同时提高了水害问题的诊断质量。

在这一时期，大量仪器和测试方法被研究出来，如MTS -I型矿井突水前兆检测系统、BX-I型应力仪和DW -II型位移测量仪、SWX-1型钻孔水位遥测系统及井下电测探法。

在煤矿水文地质条件研究方法中，最为重要的一种便是采取同位素放射性元素查找地下水。

2.水压安全采煤技术研究。

浅谈煤层底板承压水突水机理与防治措施

浅谈煤层底板承压水突水机理与防治措施摘要：华北地区煤系地层下发育巨厚奥陶系灰岩含水层，该含水层具有溶隙发育、水源补给充沛、赋水性强和水压高等特点，对其上部煤层的安全开采构成威胁。

本文通过对煤层底板承压水突水机理研究分析，总结出煤层开采奥灰承压水预防措施，为矿井安全生产以及开采过程中的防治水工作提供参考。

关键词：煤矿；承压水；突水华北地区煤系地层下发育巨厚奥陶系灰岩地层，其间岩溶裂隙发育，富含地下水。

煤层开采过程中改变了底板隔水层的受力状态，对隔水层的完整性造成破坏，容易出现底板突水事故。

在煤层未开采之前，近水平煤层水平方向上各向同性，水平方向上受力平衡。

竖直方向上煤层底板受到上部岩层重力产生的压力（F1）、底板自身重力（G）和下部岩层产生的支持力（F2）、承压水压力（P），其中上部岩层重力和底板自身重力方向向下，下部岩层产生的弹力和承压水压力方向向上，在这两组大小相等方向相反的作用力下（即P+F2=F1+G），底板岩层处于受力平衡状态。

此时煤层底板受到压缩作用，岩层中微裂缝和断裂构造处于闭合状态，隔水效果较好。

目前矿井主要采用走向长壁工作面机械化采煤方式，自然垮落法进行顶板管理。

根据底板岩层所受矿山压力性质的不同，将回采工作面分为3个阶段：第一阶段底板受压区，位于工作面开采前方，煤层底板处于超前压力阶段，底板处于被压缩状态，岩层中原有裂缝被挤压密实，不利于承压水上升；第二阶段底板泄压区，工作面支架后方至冒落稳定区，此段存在一定面积的悬顶区域，底板出现自由面，矿山压力开始释放与泄压，底板隆起，裂缝形成与扩张，此阶段最容易出现底板涌水现象；第三阶段底板复压区，该段顶板冒落岩石又重新压在底板之上，底板又重新受压，由于老顶岩层存在压力拱的作用，作用底板上压力小于煤层未开采前，若回采范围增大，容易出现后滞突水现象。

本文主要针对第二、第三阶段受力情况进行分析。

第二阶段在煤层开采后底板出现自由面，底板隔水层在开采前后应力变化量最大，若老塘存在大面积悬顶区将大大增加突水几率；第三阶段自由垮落高度约为采高的3～5倍，直接顶以上老顶区域形成一个压力拱形，该拱形以上地层压力由两侧煤柱承担，不会传递到采空区内。

某煤矿10^#煤层底板奥灰突水防治探讨

矿区隔水层原生沉积厚度是不可改变的，底板采
矿区为侵蚀的低山丘陵地貌，地表河流为季节性河流。主要含水地层为：第四系全新统松散岩类孔隙含水层组、二叠系砂岩裂隙含水层组、太原组层间灰岩裂隙岩溶含水层组、奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组。开采１Ｏ煤层的直接充水含水层为太原
为１．２４７～１．４０１Ｌ／ｓ・ｍ，奥灰水含水层属强富水性。煤层底板突水水源主要是奥陶系峰峰组含水岩
组。该矿区内水文孔抽水试验成果见表１．
３底板突水通道
３．１底板隔水层突水
・
４８・
表１水文孔参数统计表
水文地质条件变的复杂。
２底板突水水源
矿区开采下组的１０煤层，其下含水层为奥陶系
峰峰组含水岩组，井田内奥灰水位标高为５１７．８８～
５２０．９６ｍ，煤层埋深标高为３７０～６２０ｍ．１０煤层底板至奥灰界面之间平均距离只有３４．８１ｍ，单位涌水量
奥灰突水防治况
岩溶裂隙含水层，属强富水性含水层，静水水头高于煤层底板，对矿井突水影响大。区内断裂构造较发育，含水层之间局部地段存在水力联系，使矿区内的

煤矿突水灾害的防治

煤矿突水灾害的防治煤矿突水灾害是矿井生产中常见的一种灾害，它不仅会造成矿井设备的损坏，而且会给矿工带来生命危险，因此防治煤矿突水灾害是十分重要的。

本文将介绍煤矿突水灾害的成因、防治措施以及几点建议。

一、煤矿突水灾害的成因煤矿突水灾害是由于地下水体突然破裂或者开采工作引起水流翻涌而导致的，具体可以分为以下几种原因：1.地质因素。

地下水体规模较大，流动性强，当地质结构不稳定或矿区基岩含水量较高时，地下水就容易破裂。

特别是在低洼地区，洞穴较多的矿区，地下水特别容易涌入矿井。

2.自然灾害。

如降雨、地震等自然灾害使矿井地面或底部的断裂带发生位移，导致开采区域内的地下水流向井下。

3.人为因素。

矿井设备、设施维护不好会导致水管破裂和设备损坏，同时施工粗糙也会引起地层的变化，进而引起突水灾害。

二、防治煤矿突水灾害的措施1.加强矿山水文地质勘探。

通过对矿山底下和周边水文地质环境的深入探究，可以掌握矿山水文地质特征、流动性，综合判断突水灾害的可能性，早期预防矿山突水灾害。

2.矿山排水系统建设。

建立合理完善的排水系统，包括矿山废水排放系统、抽水系统、管道系统、水泵控制系统等，随时控制、监测水位变化，做到时刻掌握矿山水文地质状况。

3.合理的矿山开采设计。

在矿山设计的时候，需要结合矿山水文地质特征以及采掘方向，制定合理的开采方案，尽量减少地下水的涌入，从根本上预防突水灾害。

4.灾害预警体系建设。

通过观测井水位、测量井下温度、水压力等参数，建立水文监测网络，构建井下智能煤矿监控系统，24小时实时监测煤矿地质环境，及时预警、快速处置。

三、建议1.煤矿企业应该完善人员培训制度。

对矿工进行必要的突水灾害风险知识、急救救援知识和自我防护知识的教育和培训，增强自身的防突水意识和应急处理能力。

2.政府应该强化对煤矿企业的监管力度，对于蓄意违规施工或私自改变开采方向的企业，严格处罚，以达到维护矿工安全生产的目的。

3.在实施防治措施的过程中，要加强煤矿企业与科研机构、专家学者的合作，借助现代科技手段，如大数据、人工智能等，为煤矿突水灾害的防治提供更加科学有效的技术支撑。

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。

煤矿开采过程中底板突水及防治措施

煤矿开采过程中底板突水及防治措施摘要：防治水工作在煤矿采煤过程中非常重要。

其危害性仅次于瓦斯突出事故，针对存在水患矿井，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则进行探放水，如果要想预防矿井底板突水，首先要弄清矿井底板突水的机理和原因，其次弄清矿井水分布特征以及突水的主要影响因素，从而进行防治。

关键词：煤矿开采；底板突水；防治引言：文章主要针对我国煤矿开采过程中出现的底板突水问题为切入点，重点提出了详细的防治措施，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

1.煤矿开采过程中底板突水机理、原因及防治措施我国某地区煤田的煤炭资源正在日趋紧缺，而国内建设对矿产资源的需求逐年增加。

其中的石炭—二叠系煤田，煤层厚度相对稳定，煤质资源优良，为缓解该煤田资源匮乏，尽最大可能多地进行开采，该区域矿井将逐步向深部延拓，更要开采受水威胁较为严重的下组煤，尤其矿井开采受底板灰岩裂隙岩溶水的威胁较为严峻，因此弄清该煤田区域矿井水分布特征以及下组煤底板灰岩富水性与突水机制是必须要去做的。

1.1矿区综合水文地质特征太原组灰岩自北向南含水性由弱到强，华北断块内黄淮平原新生界松散沉积层下部的河流相和山麓冲积相砂砾含水层，是矿井充水的重要水源。

石炭—二叠纪煤系的基底基本是中奥陶统碳酸盐岩，寒武奥陶碳酸盐岩是区域富水性最丰富的含水层，其是造成矿井水危害的主要水源之一。

下伏本溪地层，下段为页岩、砂岩、砂质页岩，底部为粘土层，其具有隔水性；中间部分厚层页岩夹着砂岩，也具有相对隔水；上段为砂岩、灰岩及砂质页岩。

综合分析认为：该采场的矿床为多层含水层以及立体充水地质结构，分别存在于以下含水层：（1）中奥系含水层组：溶蚀裂隙发育以及原始节理，其承压水头高，富水性强，该含水层是上覆煤层开采隐患较多的底板突水水源。

（2）煤系含水层组：具有地表水体补给或强含水层的群岩溶含水层，厚层状的砂岩裂隙充水层，一般都具有高承压的水头，易造成突水事故。

矿井断层带底板突水机理及防治措施研究

Absrtact: As one of the major disasters in coal mine, mine water inrush has been seriously threatening the safety and benefits of underground mining activities, and floor water inrush is one of the prominent features of coal field geology in China. This paper discusses the influence of mining activities on floor rock strata, and the mechanism of floor water inrush in fault zone, and puts forward specific water control measures, as well as the necessity of establishing a comprehensive water control system. It provides a train of thought for effectively preventing and controlling water and realizing safe and efficient mining. Key words: floor water inrush ；fault zone ；water control ；safety and efficiency
1 底板突水基本因素
影响底板突水的因素主要包括：地质构造（主要指断层构造），矿山压力，隔水层，承压水和采矿活动，而突水灾害的发生，往往是以上几种因素的组合。 1.1 地质构造

浅谈煤矿底板突水机理及防治

第４期
２１年４月０１
・
山西焦煤科技
ＳｎｉＣｋｎａｃｅｃ＆ＴｅｈｏｏｙｈａｘｏｉｇＣｏｌＳｉｎｅｃｎｌｇ
Ｎｏ４．
Ａｐ．０１ｒ２１
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。

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)。

《论文天地ｌ
罨瓣
煤矿底板突水防治研究进展与探讨
逯娟陈刚兰州市７３００２１兰州资源环境职业技术学院
摘要：煤矿底板突水是矿井开发中一种严重的地质灾害现象，其受控于多因素影响且具有非常复杂的非线性动力特征。为了解决底板突水问题，从底板突水类型划分、煤矿水文地质条件综合研究、煤层底板突水预测预报方法、计算机成图技术及和数学方法及注浆堵水技术等方面
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｌｍｉｎｅｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｉｓａｓｅｉｏｒｕｓｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓａｓｔｅｒｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎｍｉｎｅｅｍｐｏｌｄｅｉｆｎｇ，ｉｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓａｎｄｈａｓａｖｅｒｙ
（３）按突水动态特征划分底板突水（４）按含水层性质划突水滞后型突水
厚层灰岩突水薄层灰岩突水砂岩含水层突水有松散层或地表水动储量补给的岩层突水
底板突水
突发性灾害事件，是煤层下伏承压水冲破底板隔水层的阻隔，以突发、缓发或滞发的形式进入矿井，造成矿井涌水量增加或淹没矿井的自然灾害。煤矿底板突水问题，在我国的煤矿中非常突出和普遍，几乎涉及我国的大部分煤田，包括华北、华南的大部分晚古生代煤田以
系统总结煤矿底板突水的研究现状及存在问题，在此基础上从不同方面阐述了煤矿底板突水问题研究的发展前景和展望。关键词：底板突水突水预测煤矿水文地质注浆堵水
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＷａｔｅｒＩｎｒｕｓｈＦｒｏｍＣｏａｌＭｉｎｅＦｌｏｏｒ
ｒｏｇｕｔｉｎｇｗａｔｅｒｓｈｕｔｏｆ
我国煤炭资源丰富，煤炭资源的开发利用是我国国民经济的重要组成部分。然而，我国煤炭资源的开采受水害威胁严重，底板突水问题在我国煤矿中非常突出和普遍，涉及我国的大部分煤田，煤矿突水事故频发，严重地威胁着煤炭的安全开采，并已造成了巨大的经济损失和不良后果ｌ】１，因此，防治煤矿底板突水问题对煤矿安全生产具有极其重要的现实意义。煤矿底板突水是受水文、地质构造、矿山和含水层水头压力、隔水层阻水性能及工作面采宽等因素影响的一种
及个别的中生代及新生代煤田。其涉及范围之广，水量之大，危害之
严重，实为世界所罕见，是我国煤田水文地质领域主要的研究课题和
高延法研究了底板突水的条件和特点，按采掘关系将底板突水划分为三
ｃｏｍｐｌｅｘｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈ，ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｕｍｍａｉｒｚｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｗａｔｅｒｉｎｕｓｒｈｆｒｏｍｔｙｐｅｏｆｗａｔｅｒｉｎｕｓｒｈ，ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｅａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｃｏａｌｍｉｎｅ，ｆｏｒｅｃａｓｔｏｆ
ｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｆｒｏｍｃｏａｌｌｆｏｏｒ，ｄａｔａｂａｓｅａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｍａｐｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｇｒｏｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｌａｌｆｏｏｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｐｅｃｔｓ
ｄｉｓｃｕｓｓｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｕｓｒｈｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｕｓｒｈｗａｔｅｒｔｈｒｏｕｇｈｃｏａｌｌｆｏｏｒｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｃｏａｌｍｉｎｅｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ