水体下与承压水上采煤--理工大.ppt

第四节 承压水上采煤 3、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、厚度和裂隙发育程度。强度越大、厚度越大、裂隙越少，其阻水能力越大。阻水能力一般以单位厚度所能承受的水压值表示，其单位为MPa/m。根据现场实际资料，一般约为0.1～0.3 Mpa/m。 底板隔水层厚度越大，抵抗水压、矿压的破坏能力越强，矿井开采底板突水的几率越小。隔水层岩体的强度越大，受采动影响后越不容易破坏，底板突水的可能性越小。底板突水除了与底板隔水层厚度、强度有关外，还与底板隔水层岩体的结构有关。底板岩层结构对底板突水有较大的影响，在承压水上开采时，应对底板岩体结构仔细分析，根据不同情况，采取不同的处理方法。 第四节 承压水上采煤 4．地质构造 地质构造尤其是断层，是造成底板突水的主要原因之一。国内四个矿区163个底板突水工作面的统计，由地质构造引起的突水事故占67.5%。断层之所以成为底板突水的主要因素，有以下原因： （1）断层的存在，使地板岩体的连续遭到破坏，在采动附加应力的作用下，岩体易沿断层移动，从而使采动破坏深度增大，造成突水。根据现场实测，断层破碎带岩体的导水裂隙带深度是正常岩体的2倍左右。 （2）断层的存在破坏了底板岩体的完整性，降低了岩体的强度。岩体容易破坏，底板导水破坏带深度增大。 （3）断层上下盘错动，缩短了煤层与底板含水层之间的距离，有时甚至使断层一盘的矿层与另一盘的含水层直接接触，使工作面易发生突水。 富含水层 导水断层 工作面 第四节 承压水上采煤 第四节 承压水上采煤 （4）当断层破碎带或断层影响带为充水或导水构造，工作面揭露断层时即会发生突水。断层是否导水与断层的性质有关。正断层较逆断层易导致工作面突水。当断层面与岩层夹角较小或接近平行时，其导水性较差；反之则导水性较强。当断层带两侧都是坚硬岩层时，导水性强；当断层一侧为坚硬岩体，另一侧为软弱岩体时，导水性弱；当断层带两侧都是软弱岩体时，则断层带的充填情况较好，其导水性很弱，甚至不导水。 第四节 承压水上采煤 5．开采方法的影响 开采方法对底板突水的影响主要表现在两方面： （1）工作面斜长。工作面斜长对底板突水的影响比采深、煤层倾角、底板岩层强度等都明显。工作面斜长越大，底板岩层破坏深度越大，工作面越容易突水，反之亦然。 （2）开采面积。工作面底板突水与开采面积关系十分密切，不同矿区有各自不同的突水面积。当开采面积大于突水面积后，底板要产生突水。 因此，控制开采面积是控制底板突水的有效方法。一些矿区采用条带开采、巷式开采等方法减小开采面积，防止底板突水。 第四节 承压水上采煤 6．底板破坏深度 底板破坏深度与开采深度、煤层开采厚度、煤层倾角、工作面长度、顶底板岩石性质（抗破坏能力）、采煤方法、顶板管理方法以及是否有断层等因素有关。（现场实测最小的为3.5m，最大的达到38m）。 统计资料表明底板破破深度与采深H、工作面长度L、煤层倾角α有关。 理论分析给出的公式如下： 式中: h1为底板采动导水破坏深度，m；H为采深，m；α为煤层倾角，（°）；L为工作面斜长，γ为底板岩体平均容重，MN/m2；Rc为岩体抗压强度，一般取岩石单轴抗压强度的0.15倍，Mpa；。 第四节 承压水上采煤 三、承压水上采煤方案 在承压水体上采煤，要根据具体的地质和开采技术条件，选择合适的治理方案。根据我国历年来的实践，主要有以下几种方案。 1．深降强排方案 就是设置各种疏水工程，如疏水井巷、疏水钻孔等，将岩溶水水位人为地降低到开采水平以下，以确保安全地进行开采。这种方案的优点是：防止底板突水效果最好，能确保矿井安全生产。其缺点是：疏水工程量大、设备多、电耗大，因而投资大、成本高；由于疏水引起的水位降低，使附近的工农业用水缺乏，并造成地表下沉。此外，当井田内奥灰水量极为丰富、补给来源充足时，深降强排方案难以实现。 第四节 承压水上采煤 2．外截内排方案 实质是在井田内某一区域外围的集中径流带采用钻孔注浆的方法建立人工帷幕，截断矿井的补给水，然后在开采范围内进行疏水，将承压水的水位降低到开采水平以下。这种方案可以确保矿井的安全生产，而且克服了深降强排的缺点。但这种方案只能适用于特定的条件，如水文地质条件清楚，补给径流区集中，帷幕截流工程易于施工等。 3．带压开采方案 实质是在开采过程中利用隔水层的阻水能力，防止底板突水。此时，承压水位高于开采水平，煤层底板隔水层要受到承压水压力的作用，因此称带压开采。带压开采无需事先专门排水，在经济上花费较少，并且也可能做到安全开采。但带压开采不能确保不发生底板突水事故，特别是在水文地质条件复杂的地区，底板突水的可能性更大。因此，在采用带压开采方