承压含水层上采煤.

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1、4-34-3 承压含水层上采煤承压含水层上采煤 主要是安全问题，同时兼顾水的综合利用主要是安全问题，同时兼顾水的综合利用一、底板突水的影响因素一、底板突水的影响因素二、承压含水层上采煤的理论依据二、承压含水层上采煤的理论依据三、承压含水层上安全煤岩柱留设三、承压含水层上安全煤岩柱留设四、承压含水层上采煤的技术措施四、承压含水层上采煤的技术措施五、承压含水层上采煤工程实例五、承压含水层上采煤工程实例承压含水层上采煤承压含水层上采煤 太原群灰岩、奥陶系灰岩、茅口灰岩太原群灰岩、奥陶系灰岩、茅口灰岩 灰岩岩溶发育，含水丰富。灰岩岩溶发育，含水丰富。底板承压水底板承压水有一定水压、贮存和流动于煤有一定

2、水压、贮存和流动于煤层底板灰岩中的水体层底板灰岩中的水体奥陶系灰岩厚奥陶系灰岩厚200 200 80800 0m m，奥灰水的水压奥灰水的水压1.47 1.47 3.43 3.43 MPaMPa，深部可达深部可达9.819.81MPaMPa至石炭系最下部可采煤层至石炭系最下部可采煤层的距离通常仅有的距离通常仅有20 60m承压含水层上采煤承压含水层上采煤煤层底板突水：煤层底板突水：灰岩灰岩水穿越了开采水穿越了开采煤层和含水层之间煤层和含水层之间的煤岩柱，以突然的煤岩柱，以突然的方式大量地涌入的方式大量地涌入采掘空间的现象采掘空间的现象一、一、 影响底板突水的主要因素影响底板突水的主要因素 （一

3、）底板突水类型（一）底板突水类型 1、按突水地点、按突水地点 巷道突水巷道突水多以构造破坏为主，承压水通过断裂或构多以构造破坏为主，承压水通过断裂或构造破碎带进入底板，形成充水，一旦巷道造破碎带进入底板，形成充水，一旦巷道揭露出来后，承压水就迅速涌入。揭露出来后，承压水就迅速涌入。底板突水类型底板突水类型采场突水采场突水多以采矿破坏为主，矿山压力破坏和削弱了多以采矿破坏为主，矿山压力破坏和削弱了底板隔水层的厚度和强度，造成与含水层的底板隔水层的厚度和强度，造成与含水层的密切水力联系。密切水力联系。巷道突水和采场突水巷道突水和采场突水的比例几乎相等的比例几乎相等底板突水类型底板突水类型2、按突水

4、量大小、按突水量大小特大型特大型 50m3/m;大型大型 20-49 m3/m ；中型中型 5-19 m3/m；小型小型 5 m3/m（二）影响底板突水的主要因素（二）影响底板突水的主要因素 1 1、水源条件、水源条件 水量愈丰富，突水量愈大，危害也愈大。水量愈丰富，突水量愈大，危害也愈大。水压是突水的动力，处于封闭状态的岩溶水压是突水的动力，处于封闭状态的岩溶水不断溶蚀、冲刷裂隙，形成通道，由含水不断溶蚀、冲刷裂隙，形成通道，由含水层进入底板隔水层，水压愈大，破坏愈水层进入底板隔水层，水压愈大，破坏愈严重。严重。影响底板突水的主要因素影响底板突水的主要因素2 2、地质构造、地质构造 底板突水

5、事故的底板突水事故的80%以以上发生在断裂构造附近上发生在断裂构造附近 构造既可以充水，又可构造既可以充水，又可以导水以导水 有效厚度和实际强度降有效厚度和实际强度降低低 煤层与含水层之间的相煤层与含水层之间的相对位置变化对位置变化)s- 6 0 0- 5 0 0- 4 0 0KO231 4ss1 29s7+ 2 7- 3 0 05s影响底板突水的主要因素影响底板突水的主要因素3 3、隔水层的阻水能力、隔水层的阻水能力隔水层的阻水能力取决于隔水层的强度、隔水层的阻水能力取决于隔水层的强度、分层厚度和裂隙发育程度分层厚度和裂隙发育程度 底板采动导水破坏带 承压水导升带 阻水带h12h3hwHkH

6、kH影响底板突水的主要因素影响底板突水的主要因素4 4、矿山压力、矿山压力 支承压力诱发底板突水支承压力诱发底板突水 初次来压或周期来压期间初次来压或周期来压期间易易突水突水 工作面后部采空区边缘附近工作面后部采空区边缘附近易易突水突水开切眼附近底板易突水开切眼附近底板易突水工作面推进速度慢，工作面突然停止推进工作面推进速度慢，工作面突然停止推进或在停采线处易突水或在停采线处易突水区段或分带煤柱附近易突水区段或分带煤柱附近易突水 周期来压期间周期来压期间。煤体内的支承压力达到最。煤体内的支承压力达到最大，对底板破坏严重。大，对底板破坏严重。初次来压期间初次来压期间。煤体内的支承压力达到最。煤体

7、内的支承压力达到最大，对底板破坏严重。大，对底板破坏严重。开切眼附近开切眼附近。老顶大面积显露，直接顶不。老顶大面积显露，直接顶不能充分垮落，底板形成较大的自由面。能充分垮落，底板形成较大的自由面。 支承压力诱发底板突水支承压力诱发底板突水工作面推进速度慢工作面推进速度慢工作面突然停止推进工作面突然停止推进 工作面停采线处工作面停采线处 支承压力作用时间长，底板破坏严重，推进快支承压力作用时间长，底板破坏严重，推进快时，未形成较大裂隙就会由膨胀状态变为压缩时，未形成较大裂隙就会由膨胀状态变为压缩状态；状态；区段煤柱附近：顶板垮落不充分，固定支承压区段煤柱附近：顶板垮落不充分，固定支承压力作用下

8、底鼓力作用下底鼓支承压力作用时间支承压力作用时间支承压力诱发底板突水支承压力诱发底板突水二、承压含水层上采煤的理论依据二、承压含水层上采煤的理论依据 （一）（一）“下三带下三带”理论理论 （二）突水系数法（二）突水系数法（三）底板隔水关键层理论（三）底板隔水关键层理论1 1、煤层底板应力及变形分区、煤层底板应力及变形分区 h =kHvh h 0v Hv（一）（一）“下三带下三带”理论理论2、煤层底板岩层中的下三带、煤层底板岩层中的下三带 底板采动导水破坏带 承压水导升带 阻水带h12h3hwHkHkH底板采动导水破坏带底板采动导水破坏带 煤层底板岩层受采煤层底板岩层受采动影响而产生的采动影响而

9、产生的采动导水断裂范围动导水断裂范围 由沿层面和垂直于由沿层面和垂直于层面的裂缝层面的裂缝 形成形成底板采动导水破坏带 承压水导升带 阻水带h12h3hwHkHkH底板采动导水破坏带深度底板采动导水破坏带深度 工作面长度愈大，工作面长度愈大，矿山压力显现愈充分，矿山压力显现愈充分，底板破坏深度愈大底板破坏深度愈大 顶板悬顶愈大，前顶板悬顶愈大，前支承压力峰值愈大，支承压力峰值愈大，对底板破坏愈严重。对底板破坏愈严重。 采深加大后前支承采深加大后前支承压力的绝对量随采深压力的绝对量随采深加大而加大加大而加大 320底板破坏深度160408412L(m)工作面斜长12080p5-3160 2002

10、40 280h(m)20242832（2）底板阻水带）底板阻水带位于煤层底板采动位于煤层底板采动导水破坏带以下、导水破坏带以下、底部含水体以上具底部含水体以上具有阻水能力的岩层有阻水能力的岩层范围范围 底板采动导水破坏带 承压水导升带 阻水带h12h3hwHkHkH底板阻水带厚度底板阻水带厚度h2 实验法实验法 h2=p/Z p底板上的水压力，底板上的水压力，MPa；Z阻水系数，阻水系数，MPa/m。钻孔水力压裂法钻孔水力压裂法实测单位底板隔水岩层平均阻水能力的系数实测单位底板隔水岩层平均阻水能力的系数Z=Z=p pb b / R/ R p pb b使岩体破裂时的临界水压力，使岩体破裂时的临界

11、水压力，MPaMPa；R R裂缝扩展半径，一般取裂缝扩展半径，一般取40405050m m岩层阻水系数岩层阻水系数Z Z岩性岩性中、粗粒砂中、粗粒砂岩岩细砂岩细砂岩粉砂岩粉砂岩阻水系数（阻水系数（MPa/mMPa/m）0.30.50.50.30.2岩性岩性泥岩泥岩石灰岩石灰岩断层带断层带阻水系数（阻水系数（MPa/mMPa/m）0.1 0.30.30.40.05 0.100.10底板承压水导升带底板承压水导升带 与石灰岩邻接的岩层中原始就存在着节理和与石灰岩邻接的岩层中原始就存在着节理和裂隙，岩溶承压水进入后成为导水层裂隙，岩溶承压水进入后成为导水层底板承压水导升带底板承压水导升带底板采动导水