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[化学]4水体下采煤
4 水体下采煤 水体下采煤—地表水体下或地下水体下采煤 开采 → 煤体上的水体→开采空间 (由于岩层移动和变形) 水和开采空间存在着一种水力联系 弱水力联系 增加排水费用 强水力联系 突水或透水事故 矿井涌水量示例 开滦 林西矿 时间 涌水量Q( t /min) Qmax ( t /min) 1906-1907 2.5 1928 15.5 1961 28-34 1977.6 37-39 1977.7.28 230 1983-1998 40.5 (2430t/h)特大涌水矿井 张双楼矿 矿井涌水量 963m3/h 4.1 影响水体下安全开采的因素 地表水体:积聚在江、海、河、湖、水库、沼泽、水渠、坑、塘和塌陷区中的水 地下水体 :积聚在岩石和松散层空隙中的水 松散层水体 第四纪和第三纪松散层中的含水 基岩含水层水体 砂岩、砾岩、砂砾岩及石灰岩岩溶含水层水体 采空区积水 孔隙水、裂隙水及岩溶水 隔水层—导水性能很差的岩层 导水层 含水层 隔水性和导水性能取决于颗粒大小和矿物成份(主要取决于粘土的含量) 煤岩的隔水和导水性能 隔水性 粘土的含量(%) 良好 ?30 弱 11?30 差 ?10 煤岩的隔水和导水性能 煤岩的隔水和导水性能 砂砾 含水且导水,导水性能好 节理裂隙 含水且导水 ?断层、陷落柱 导水或不导水 垮落带、裂隙带 导水 煤 开采前为隔水层,开采后不易风化、泥化 , 是导水层或弱导水层 三、地表水、地下水涌入开采空间的机理 充水通道 开采使上覆岩层移动和破坏,形成充水通道,使水体渗透或溃入井下。 影响程度 使矿井的涌水量增加(水体的水量少或补给不足) 淹井(充水通道沟通的是地表水、采空区水、溶洞水或地下暗河等大型水体,井下排水能力难以满足) 水体下开采需要了解的问题 水体的类型(水源、水量) 煤岩的隔水性能、是导水层还是隔水层 可能的水力联系 四、水体下采煤的理论依据 1、“三带”理论 对于地面水体、松散层底部和基岩中的强、中含水层水体、要求保护的水源等水体,不容许导水断裂带波及; 对于松散层底部的弱含水层水体,允许导水断裂带波及; 对于厚松散层底部为极弱含水层或可以疏干的含水层,允许导水断裂带进入,同时允许垮落带波及。 水体下采煤的理论依据 2、隔水层理论 水体底面与煤层之间应有相应厚度的隔水层,才能实现水体下安全采煤。 一定厚度的泥岩和粘土层是水体下安全采煤的良好隔水层。 五、水体下的采煤方式 1、顶水采煤 对水体不处理,直接在水体下方采煤,水体与煤层之间保留一定厚度或垂高的安全煤岩柱。 顶水采煤适应条件:水量大、补给充足、水体距开采煤层较远 2、疏水采煤 利用排水系统,开掘疏水巷道或钻孔,疏降上部水体,再在水体下方采煤。 先疏水后采煤 水量有限可以预先疏 干 小窑积水、采空区积水 边疏水边采煤 水量不太大,而水体的 分布范围很大 3、顶疏结合采煤 受多种水体或多层含水层水体威胁 间距大于导水断裂带高度的水体,顶水采煤; 间距在垮落带和导水断裂带范围内的水体,疏水采煤。 顶水和疏水取决于水体与煤层的间距和水体的类型 水体下采煤 单纯的地表水(河流、水库、湖泊)难疏干,顶水采煤,留防隔水煤岩柱。 单纯的松散含水层水体 冲积层中的水 一般顶水采煤,留防隔水煤岩柱 冲积层厚度愈大,水源补给愈丰富,离煤层愈近,威胁愈大。 水体下采煤 单纯的基岩含水层水体 砂岩水 孔隙水 砾岩水 裂隙水 石灰岩水 岩溶水 对水体的处理取决于煤层至水体的距离, 高于断裂带时,顶水采煤; 低于断裂隙带,疏水采煤。 水体下采煤 地表水+松散含水层水 松散含水层水+基岩水 地表水+松散含水层水+基岩水 采煤方法由具体情况而定 ①隔水层的厚度 ②隔水层的性能 ③水体至煤层的距离 ④采厚 ⑤水量
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