底板水防治理论与技术.ppt

底板突水机理及防治技术 一、矿井水害类型及特点 我国八大聚煤期早寒武世 早石炭世(C1)北方晚石炭世—早二叠世(C3-P1)南方二叠纪(P)晚三叠世(T3)早中侏罗世(J1-2)早白垩世(K1)第三纪(E)。 聚煤特征1、从浅海海湾逐步向滨海、沿海地区并最后向陆地内部迁移。2、聚煤作用的气候条件随着植物界的发展演化，由热带、亚热带迁移扩展至温带。古生代多为热带、亚热带，中生代以后多为温带。3、各聚煤期植物不同。早古生代菌藻植物；晚古生代蕨类；中生代裸子植物、蕨类；新生代被子植物。 煤炭资源的地理分布特点分布广泛 、西多东少、北多南少 、相对集中。既广泛又相对集中，是我国煤炭资源地理分布的重要特征。 水源划分水害类型 地表水害 第四系松散层孔隙水害 侏罗系-第三系孔隙-裂隙水害 煤系砂岩裂隙-孔隙水害 煤系薄层灰岩水害 厚层灰岩水害（北方奥灰，南方茅口灰岩） 老空、老窑水害 其他水害（导水陷落柱、断层、封闭不良钻孔、防水设施、边界煤柱等） 水害特点 地表水害 包括河流、水库、湖泊、海洋、雨季洪水等。其危害为： 通过井眼、矿井安全出口、采后塌陷坑、煤系含水层露头、喀斯特塌陷等直接或间接透入矿井而造成事故； 地表水体底部渗漏增大矿井涌水量； 第四系松散层孔隙水害 分布面积广； 广泛接受大气降水、地表水补给； 为孔隙水，连通性好； 与其他含水层露头接触，或其他方式发生水力联系，可成为其他含水层的补给水源 侏罗系-第三系孔隙-裂隙水害 一般分布面积局限； 与第四系水有广泛的水力联系或直接接受大气降水、地表水补给； 为孔隙-裂隙水，连通性较差，局部富水性较强； 与其他含水层露头接触，可成为其他含水层的补给水源 煤系砂岩裂隙-孔隙水害 具有成层性，一般具多层特点； 为裂隙-孔隙水或裂隙水，具有较强的方向性，在某些方向上连通性好，裂隙发育部位富水性较强； 在没有地表水、第四系水及其他水源补给条件下，其动、静储量往往不大； 距离煤层近，影响较大。 煤系薄层灰岩水害 灰岩厚度较小，静储量不大； 在有充足补给水源条件下，动储量较大； 一般为岩溶-裂隙含水层水或裂隙-岩溶含水层水，富水性不均匀； 岩溶裂隙的发育程度与埋藏深度、构造发育程度、构造部位有关； 夹在可采煤层之间或煤层与奥灰之间，距离煤层较近，甚至直接成为煤层顶、底板，对煤层开采影响大。 厚层灰岩水害 奥陶系灰岩 出露广泛，接受大气降水、地表水或第四系等水的补给，总体补给水源充足，动、静储量巨大； 一般为岩溶-裂隙含水层水或岩溶含水层水； 发育两套岩溶系统，古岩溶和近代岩溶；具有强径流带和分支径流带，水力系统复杂，不均匀性显著； 岩溶裂隙的发育程度与埋藏深度、构造发育程度、构造部位有关； 含水性强，可疏降性差，对近距离煤层开采影响大。 张家界黄龙洞 江苏宜兴善卷洞 老空、老窑水害 积存于生产或开拓水平之上； 水量不大，一般不会造成淹井危害； 一旦揭露，水量集中，来势猛，往往以“有压管道流”的形式突然溃出； 具有很大的冲击力和破坏力，对人身安全危害极大； 老窑水积存时间长，水的酸性强，腐蚀性强，危害大； 其他水害 岩溶陷落柱：突水通道，危害大； 断层，导水：活化，断层影响带； 封闭不良钻孔：导水通道，连通含水层； 防水设施：主要是挡水墙，有水或无水，围岩、墙体稳定性，静水或动水； 边界煤柱：破坏，不稳定，易引发突发性事故；。 二、底板突水机理 1、底板突水研究历史 早在20世纪初，国外就有人注意到底板隔水层的作用 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。 60年代至70年代，匈牙利国家矿业技术鉴定委员会将相对隔水层厚度的概念列入《矿业安全规程》 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 我国在底板突水规律研究方面起始于60年代， 70年代中期，国家派科技人员去匈牙利考察， 70年代后期，修改了原有的突水系数概念，并应用于实践。 80年代开始，以煤炭科学研究总院西安分院、山东科技大学及煤炭科学研究总院特采所为代表，不仅各自独特的理论，而且具有一个完整的研究梯队，如“下三带”理论。 90年代，山东科技大学“下四带”理论 目前，我国防治水的研究工作处于世界领先地位。 2、关于突水系数 T=P/M T=P/(M-C) 早在20世纪初，国外就有人注意到底板隔水层的作用 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。即： 不突水临界值 统计发现80%突水小于此值 欧洲国家采用 60年代至70年代，匈牙利国家矿业技术鉴定委员会将相对隔水层厚度的概念列入《矿业安全规程》 同时对应用条件做了一些规定，其中要求采深不超过