矿井水害发生机理 (2).pptVIP

第1页，共38页，星期日，2025年，2月5日矿井水害从发生机理上讲，可分为四大类：1.煤层顶板水害类：包括地表水，第四系、侏罗系、第三系、煤层顶板砂岩等水害；煤层开采统称为水体下采煤。2.煤层底板水害类：承压含水层水害（包括厚层灰岩、薄层灰岩、砂岩等）。煤层开采称为承压水上采煤。3.老空、老窑水害类4.其他水害类：包括导水构造，防水设施，煤柱等引起的水害。第2页，共38页，星期日，2025年，2月5日顶板水害发生机理顶板水害发生主要是由于开采煤层顶板运动产生。上覆岩层的移动和破坏，形成了充水通道，使上部水体中的水渗入或溃入井下，形成灾害。上三带理论：开采煤层之上存在三带：冒落带、导水裂缝带、弯曲带。冒落带和导水裂缝带统称冒裂带。第3页，共38页，星期日，2025年，2月5日顶板水害发生机理冒落带：指采矿工作面放顶后引起的直接垮落破坏。该带不仅透水而且透砂。裂隙带：指冒落带之上，大量出现的切层、离层和断裂隙或裂隙发育带。该带不会透砂但能透水。弯曲带：指裂隙带以上至地表的整个范围内岩体发生弯曲下沉的整体变形和沉降移动区。访带一般不具备导水能力。第4页，共38页，星期日，2025年，2月5日顶板水害发生机理第5页，共38页，星期日，2025年，2月5日水经覆岩涌入矿井机理1.开采煤层距离含水层（水体）较远，冒裂带触及不到含水层（水体），且含水层水压不足以破坏冒裂带之上的隔水层，弯曲带内的岩层虽然也可能存在伸张裂隙或离层，但这些裂隙互不连通。不会发生溃水。2.开采煤层距离含水体近，冒裂带直接进入含水层，则含水层水会溃入井下。第6页，共38页，星期日，2025年，2月5日第7页，共38页，星期日，2025年，2月5日3.如果是裂隙带达到含水层，含水层中水会溃入工作面，发生突水事故；若冒落带达到含水层，不仅会发生突水事件，还会发生溃沙事件。第8页，共38页，星期日，2025年，2月5日导水裂隙带高度研究一些学者基于研究矿山压力的需要，对工作面顶板的“两带”主要是冒落带进行了研究。中国矿业大学的钱鸣高院士和山东科技大学的宋振琪院士分别发展了“砌体梁”理论、和“铰接岩梁”理论。这些理论从理论上分析了冒落带的高度，为煤层顶板突水研究提供了理论基础。冒落带公式：式中，H为采高，L为弯曲带下降距离，λ为碎胀系数，h为冒落带高度第9页，共38页，星期日，2025年，2月5日导水裂隙带高度研究中国矿业大学的隋旺华教授以岩体工程力学为理论依据，对覆岩的破坏机理和判据进行了研究：上覆岩层岩性及组合是覆岩破坏的物质基础：第10页，共38页，星期日，2025年，2月5日导水裂隙带高度研究岩体结构特征是覆岩破坏的控制因素层状完整结构体层状断续结构体层状板裂结构体层状碎裂结构体散体结构岩体第11页，共38页，星期日，2025年，2月5日导水裂隙带高度研究地层倾角水平和缓倾斜煤层：（0~35°）：整个工作面冒落带高度基本为同一层位，并呈两端高中间低的马鞍形中等倾斜的煤层（36~54°）：冒裂带下山部位低，上山部位高。急倾斜煤层（55~90°）：上山部位极易发生抽冒现象。地质构造断层尤其是张断层附近：易形成抽冒现象，冒裂带发育较高节理密集带、褶曲轴部冒裂带发育较高第12页，共38页，星期日，2025年，2月5日导水裂隙带高度研究地应力地应力高的区域冒裂带较高地下水开采条件是覆岩破坏的根本原因第13页，共38页，星期日，2025年，2月5日导水裂隙带高度研究《三下规程》集中反映了各矿区的冒裂带的观测成果：冒裂带发育的影响因素：采高覆岩的岩性冒裂带的公式其它研究者的成果：安徽理工大学的桂和荣教授运用塑性屈服准则，得出了覆岩拉破坏准则：当σ1≥σｔ时,拉破坏的条件为ｆ=σｉ-σｔ=0;当σ1≥σ,σ2≥σｔ时,拉破坏条件为ｆ1=σ1-σｔ=0;ｆ2=σ2-σｔ=0，第14页，共38页，星期日，2025年，2月5日导水裂隙带高度研究讲课人的个人观点：超限应力、有限空间问题离层带概念提出及应用，离层带水害问题（淮北海孜矿水害）。第15页，共38页，星期日，2025年，2月5日底板水害发生机理研究历史及现状早在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》,我国引入该概念.第16页，共38页，星期日，2025年，2月5日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