第12章 水体下采煤.pptVIP

* 第十二章 水体下采煤 第一节 影响水体下安全开采的因素 第二节 水体下采煤的安全煤岩柱留设 第三节 水体下采煤的安全技术措施 第十二章 水体下采煤 水体下采煤—地表水体下或地下水体下采煤。 由于岩层移动和变形，水和开采空间存在着一种水力联系。弱的水力 联系增加了矿井的排水费用，强的水力联系有可能造成突水或透水事故。 第一节 影响水体下安全开采的因素 一、水体的类型 1.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 2.地下水体 ：积聚在岩石和松散层空隙中的水。 （1）松散层水体：第四纪和第三纪松散层中的含水 。 （2）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。 二、煤岩的隔水和导水性能 ★ 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） 颗粒愈细， 隔水性能愈好粉土 0.005mm砂 0.05～2mm砾 ＞2mm 表12-1 隔水性能与粘土含量的关系 ?10 差 11?30 弱 ?30 良好 粘土的含量（%） 隔水性 表12-2 岩层胶结物开采前后隔水性能变 受压后性能 恢复为隔水层 隔水层 (强度小、易风化、 泥化) 铁质胶结 蒙托石 铝土 高岭土 伊利石 导水层 隔水层(强度大、 不易风化和泥化) 硅质、钙质胶结 开采后 开采前 岩层胶结物 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。 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 水量有限可以预先干（小窑积水） ★ 边疏水边采煤 水量不太大，而水体分布范围很大时 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 4、堵截水源与疏水采煤 采用粘结性材料注入含水层的孔洞中，形成地下挡水帷幕，切断水的 补给通道，然后疏水采煤。 条件：含水层厚度较小、补给通道集中、水文地质条件清楚，具备可靠隔 水边界 六、水体下采煤的特点 ★ 主要考虑煤层与水体之间有无隔水层，开采后隔水层能否 破坏，开采引起的上覆岩层裂隙是否波及水体. ★ 水体下采煤的保护对象是矿井本身，为保护矿井本身必须 保护水体下方的岩层. ★ 水体下采煤的主要对策是隔离和疏降. 第二节 水体下采煤的安全煤岩柱留设 一、水体的采动等级及允许采动程度 表12-3 Ⅰ级水体采动等级允许采动程度 顶板防水安全 煤岩柱 不允许导水断裂带波及到水体 1. 直接位于基岩上方或底界面下无稳定的粘性土隔水层的各类地表水体 2. 直接位于基岩上方或底界面下无稳定的粘性土隔水层的松散孔隙强、中含水层水体 3. 底界面下无稳定的泥质岩类隔水层的基岩强、中含水层水体 4. 急斜煤层上方的各类地表水体和松散含水层水体 5. 要求作为重点水源和旅游地保护的水体 安全 煤岩柱 允许采动 程度 水体类型 表12-4 Ⅱ 级水体采动等级允许采动程度 顶板防 砂安全 煤岩柱 允许导水断裂带波及松散孔隙弱含水层水体，但不允许垮落带波及该水体 1. 底界面下为具有多