底板水防治理论

底板突水机理一、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；。4)第Ⅳ带（h4）,原始导高带是指不受矿山压力作用的影响，并发育有承压水的原始导高的层带。其特点为：因水化学作用，岩石处于弹塑性、塑性状态；裂隙发育差参不齐，并已成为突水通道；岩层的连续性差；底板水从该带突出只需克服沿程阻力。各带厚度的确定矿压破坏带1max1ln88.59HKh新增损伤带112ln88.59IChzh原始导高带及原始损伤带)(4213hhhhh底板破坏型突水条件1)若h3≠0，则不突水；2)若h3＝0，h2≠０，且Pσ(1-D)，则不突水。其中，P为水压，σ为损伤底板岩石抗压强度，D为底板损伤变量；3)若h3＝0，h2≠０，且Pσ(1-D)，则突水；4)若h3=0，h2＝0，则突水。底板破坏深度的计算方法经验公式Lh11.086.113579.41079.01665.00085.01LHh损伤理论FFFFAA-A*A*AFP**AAFPDfLHh13113.0)24ln(9291.70448.000911.01损伤底板破坏深度预测twLLLfHh1)24ln(9291.73113.00448.000911.0~白庄煤矿7105工作面为-430m水平的第一个工作面，开采深度平均为520m，工作面斜长80m，煤层的倾角为10º，坚固性系数为3。底板损伤度0.33。根据“下三带”理论10.66m，根据“规程”10.36m，根据无损伤经验公式13.8m，根据损伤经验公式21.23m,现场实测22.47m.压力表压力表进气阀放气阀调压阀堵孔操作台压力表调压阀接高压气源放水阀接高压水源注水操作台流量表进水阀巷道钻机岩体钻杆钻孔探管耐压软管高压胶管底板破坏深度实测设备——双端封堵侧漏仪计算机数值模拟非线性预测理论公式神经网络理论信息融合理论沿运煤巷倾向垂直切片平行切眼60间距4#徐灰富水异常3#徐灰富水异常2#徐灰富水异常1#徐灰富水异常31108工作面徐灰富水程度分布平面图830二维测线0(0,180)(520,180)(520,0)(0,0)205620002056180020561800205616002056160020561400205614002056120020561200397880039788003978600397860039784003978400397820039782003978000ⅨH=1.4-0.5∠35-50°188.4316-448.0-448.8F18H=9.0∠70°5H=0.8∠65°H=0.3~0.5∠65°H=0~0.5∠60°H=2.5~2.1∠55°H=3.0∠55°H=1.5∠50°H=1.7∠50°~35°H=1.5∠60°-457.824-461.123-465.122-468.421A2-472.02019-481.018-488.51731108轨道巷H=1.0∠40°H=2.2∠60°H=1.5~1.7∠50°H=1.6∠50°H=0.5∠65°H=0.8～0.5∠65°H=2.1∠60～40°-488.517-500.81614-455.9B-454.0A新10-567.2415-518.611-528.631108轨道巷H=2.2∠75°-530.512H=2.0∠40～85°-528.3LH=0.6∠50°H=2.0∠46°H=0.75∠36°~50°H=0.6∠50°-457.119-498.913-495.414-491.715-482.01618-469.317-528.611-531.310-535.99-535.38H=2.3∠35°H=1.2∠65°H=1.4∠60°-506.812-514.711-567.6-567.03H=2.5∠70°H=0～0.7∠65°H=2.6∠80°H=1.5∠80°-535.587-546.9610-522.79-533.08-543.4H=0.5∠80°H=1.8∠80°H=3.3∠55°H=1.4∠85°H=2.3∠65°H=9.0∠50°H=0.8∠60°H=6.5∠75°H=2.6∠80°H=6.0∠65°651H=0.6-0.4∠60°7-550.365-562.74-553.95-555.94-556.033-556.12-562.03231108轨道巷31108运煤巷2新11-570.776H=0.4~0.7∠60°H=4.0∠54°H=3.0∠62°DF27H=18.0∠48～65°H=1.1∠45°-575.5-575.05-571.3-568.310-567.3新1143211211-568.1H=4.0∠60°-561.51312-567.711-568.4-568.69-568.5875-568.943九采十一层轨道石门Ⅷ西311072008Ⅷ2-544.6H=2.7∠70°H=7.0∠40-65°H=7.0∠70°西311072008H=0.8∠60°H=1.6∠72°H=1.3∠50°H=0.5~1.0∠70°β=90°31107运煤巷奥灰孔-455.42-452.5Y1-547.8Y2-456.022-457.7切1-460.821-465.92031107运煤巷-536.02H=1.3∠53°H=3.5∠40°H=2.0∠45°-475.419-480.518-487.817-495.416-497.215-501.014-506.013-512.112-517.711-525.310-531.29-535.08-535.4731106疏水巷疏1H=1.0∠80°H=6.6∠80°H=4.7∠75°31107运煤巷-547.86-550.95-553.44-553.53-553.82-552.810.620.40(0.32)189.39310-583.16-489.53-547.26-553.14-566.93212232115161718AL411L2139101416543109临3-495.9-491.8-458.8-472.5-472.3-470.2-481.5-447.9-484.9-453.6-478.6-472.6-488.6-500.063强较强2#奥灰富水异常1#奥灰富水异常31108工作面奥灰富水程度分布平面图830二维测线0(0,180)(520,180)(520,0)(0,0)205620002056200020561800205618002056160020561600205614002056140020561200205612003978800397880039786003978600397840039784003978200397820039780003978000九采十一层运煤石门ⅨH=1.4-0.5∠35-50°188.4316-448.0-448.8F18H=9.0∠70°5H=0.8∠65°H=0.3~0.5∠65°H=0~0.5∠60°H=2.5~2.1∠55°H=3.0∠55°H=1.5∠50°H=1.7∠50°~35°H=1.5∠60°-457.824-461.123-465.122-468.421A2-472.02019-481.018-488.51731108轨道巷H=1.0∠40°H=2.2∠60°H=1.5~1.7∠50°H=1.6∠50°H=0.5∠65°H=0.8～0.5∠65°H=2.1∠60～40°-488.517-500.81614-455.9B-454.0A5新10-567.24-567.4515-518.611-528.631108轨道巷H=2.2∠75°-530.512H=2.0∠40～85°-528.3LH=0.6∠50°H=2.0∠46°H=0.75∠36°~50°H=0.6∠50°-457.119-498.913-495.414-491.715-482.01618-469.317-528.611-531.310-535.99-535.38H=2.3∠35°H=1.2∠65°H=1.4∠60°-506.812-514.711-567.6-567.03H=2.5∠70°H=0～0.7∠65°H=2.6∠80°H=1.5∠80°-535.587-546.9610-522.79-533.08-543.4H=0.5∠80°H=1.8∠80°H=3.3∠55°H=1.4∠85°H=2.3∠65°H=9.0∠50°H=0.8∠60°H=6.5∠75°H=2.6∠80°H=6.0∠65°651H=0.6-0.4∠60°7-550.365-562.74-553.95-555.94-556.033