底板水防治理论课件

1、底板突水机理底板突水机理一、一、矿井水害类型及特点矿井水害类型及特点n我国八大聚煤期我国八大聚煤期早寒武世早寒武世 早石炭世早石炭世(C1)北方晚石炭世北方晚石炭世早二叠世早二叠世(C3-P1)南方二叠纪南方二叠纪(P)晚三叠世晚三叠世(T3)早中侏罗世早中侏罗世(J1-2)早白垩世早白垩世(K1)第三纪第三纪(E)。 n聚煤特征聚煤特征1、从浅海海湾逐步向滨海、沿海地区并最后向陆、从浅海海湾逐步向滨海、沿海地区并最后向陆地内部迁移。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，、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。古生代多为热由热带、亚热带迁移扩展

2、至温带。古生代多为热带、亚热带，中生代以后多为温带。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、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；新生代被子生代蕨类；中生代裸子植物、蕨类；新生代被子植物。植物。n煤炭资源的地理分布特点煤炭资源的地理分布特点分布广泛分布广泛 、西多东少、北多南少、西多东少、北多南少 、相对、相对集中。集中。既广泛又相对集中，是我国煤炭资源地理既广泛又相对集中，是我国煤炭资源地理分布的重要特征。分布的重要特征。 水源划分水害类型水源划分水害类型n地表水害地表水害n第四系松散层孔隙水害第四系松散层孔隙水害n侏罗

3、系侏罗系- -第三系孔隙第三系孔隙- -裂隙水害裂隙水害n煤系砂岩裂隙煤系砂岩裂隙- -孔隙水害孔隙水害n煤系薄层灰岩水害煤系薄层灰岩水害n厚层灰岩水害（北方奥灰，南方茅口灰岩）厚层灰岩水害（北方奥灰，南方茅口灰岩）n老空、老窑水害老空、老窑水害n其他水害（导水陷落柱、断层、封闭不良钻孔、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）防水设施、边界煤柱等）水害特点水害特点n地表水害地表水害 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

4、散层孔隙水害第四系松散层孔隙水害n分布面积广；分布面积广；n广泛接受大气降水、地表水补给；广泛接受大气降水、地表水补给；n为孔隙水，连通性好；为孔隙水，连通性好；n与其他含水层露头接触，或其他方式发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生水力联系，可成为其他含水层的补给水源水源侏罗系侏罗系- -第三系孔隙第三系孔隙- -裂隙水害裂隙水害n一般分布面积局限；一般分布面积局限；n与第四系水有广泛的水力联系或直接接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；受大气降水、地表水补给；n为孔隙为孔隙- -裂隙水，连通性较差，局部富水裂隙水，连通性较差，局部富水

5、性较强；性较强；n与其他含水层露头接触，可成为其他含与其他含水层露头接触，可成为其他含水层的补给水源水层的补给水源煤系砂岩裂隙煤系砂岩裂隙- -孔隙水害孔隙水害n具有成层性，一般具多层特点；具有成层性，一般具多层特点；n为裂隙为裂隙- -孔隙水或裂隙水，具有较强的方孔隙水或裂隙水，具有较强的方向性，在某些方向上连通性好，裂隙发向性，在某些方向上连通性好，裂隙发育部位富水性较强；育部位富水性较强；n在没有地表水、第四系水及其他水源补在没有地表水、第四系水及其他水源补给条件下，其动、静储量往往不大；给条件下，其动、静储量往往不大；n距离煤层近，影响较大。距离煤层近，影响较大。煤系薄层灰岩水害煤系薄

6、层灰岩水害n灰岩厚度较小，静储量不大；灰岩厚度较小，静储量不大；n在有充足补给水源条件下，动储量较大；在有充足补给水源条件下，动储量较大；n一般为岩溶一般为岩溶- -裂隙含水层水或裂隙裂隙含水层水或裂隙- -岩溶含水层岩溶含水层水，富水性不均匀；水，富水性不均匀；n岩溶裂隙的发育程度与埋藏深度、构造发育程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；度、构造部位有关；n夹在可采煤层之间或煤层与奥灰之间，距离煤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，对煤层层较近，甚至直接成为煤层顶、底板，对煤层开采影响大。开采影响大。厚层灰岩水害厚层灰岩水害n奥陶系

7、灰岩奥陶系灰岩n出露广泛，接受大气降水、地表水或第四系等出露广泛，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、静储量巨水的补给，总体补给水源充足，动、静储量巨大；大；n一般为岩溶一般为岩溶- -裂隙含水层水或岩溶含水层水；裂隙含水层水或岩溶含水层水；n发育两套岩溶系统，古岩溶和近代岩溶；具有发育两套岩溶系统，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，不均强径流带和分支径流带，水力系统复杂，不均匀性显著；匀性显著；n岩溶裂隙的发育程度与埋藏深度、构造发育程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；度、构造部位有关；n含水性强，可疏降性差，对近距离

8、煤层开采影含水性强，可疏降性差，对近距离煤层开采影响大。响大。张家界黄龙洞江苏宜兴善卷洞老空、老窑水害老空、老窑水害n积存于生产或开拓水平之上；积存于生产或开拓水平之上；n水量不大，一般不会造成淹井危害；水量不大，一般不会造成淹井危害；n一旦揭露，水量集中，来势猛，往往以一旦揭露，水量集中，来势猛，往往以“有压管道流有压管道流”的形式突然溃出；的形式突然溃出；n具有很大的冲击力和破坏力，对人身安全具有很大的冲击力和破坏力，对人身安全危害极大；危害极大；n老窑水积存时间长，水的酸性强，腐蚀性老窑水积存时间长，水的酸性强，腐蚀性强，危害大；强，危害大；其他水害其他水害n岩溶陷落柱：突水通道，危害大

9、；n断层，导水：活化，断层影响带；n封闭不良钻孔：导水通道，连通含水层；n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；n边界煤柱：破坏，不稳定，易引发突发性事故；。n4)4)第第带（带（h h4 4）, , 原始导高带原始导高带 是指不受矿山压力作用的影响，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。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的连续性差；底板水

10、从该带突出只需克服沿程阻力。需克服沿程阻力。 各带厚度的确定各带厚度的确定 n矿压破坏带矿压破坏带 1max1ln88.59HKh n新增损伤带 112ln88.59IChzhn原始导高带及原始损伤带 )(4213hhhhh底板破坏型突水条件 n1)若若h30，则不突水；，则不突水；n 2)若若h30，h2，且，且P(1-D)，则突水；则突水；n 4)若若h3=0，h20，则突水。，则突水。底板破坏深度的计算方法n经验公式经验公式Lh11. 086. 113579. 41079. 01665. 00085. 01LHh损伤理论AFP *AAFPDfLHh13113. 0)24ln(9291.

11、70448. 000911. 01损伤底板破坏深度预测twLLLfHh1)24ln(9291. 73113. 00448. 000911. 0n白庄煤矿白庄煤矿7105工作面为工作面为-430m水平的水平的第一个工作面，开采深度平均为第一个工作面，开采深度平均为520m，工作面斜长工作面斜长80m，煤层的倾角为，煤层的倾角为10，坚固性系数为坚固性系数为3。底板损伤度。底板损伤度0.33。 n根据根据“下三带下三带”理论理论10.66m，n根据根据“规程规程”10.36m，n根据无损伤经验公式根据无损伤经验公式13.8m，n根据损伤经验公式根据损伤经验公式21.23m,n现场实测现场实测22.

12、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底板破坏深度实测设备 双端封堵侧漏仪双端封堵侧漏仪计算机数值模拟非线性预测理论公式n神经网络理论n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)205620002056180020561800205616002056160020561400205614

13、002056120020561200397880039788003978600397860039784003978400397820039782003978000H=1.4-0.535-50188.4316-448.0-448.8F18 H=9.0 705H=0.865H=0.30.565H=00.560H=2.52.155H=3.055H=1.550H=1.75035H=1.560-457.824-461.123-465.122-468.421A2-472.02019-481.018-488.51731108轨道巷H=1.040H=2.260H=1.51.750H=1.650H=0.565H

14、=0.80.565H=2.16040-488.517-500.81614-455.9B-454.0A新10-567.2415-518.611-528.631108轨道巷H=2.275-530.512H=2.04085-528.3LH=0.650H=2.046H=0.753650H=0.650-457.119-498.913-495.414-491.715-482.01618-469.317-528.611-531.310-535.99-535.38H=2.335H=1.265H=1.460-506.812-514.711-567.6-567.03H=2.570H=00.765H=2.680H=

15、1.580-535.587-546.9610-522.79-533.08-543.4H=0.580H=1.880H=3.355H=1.485H=2.365H=9.050H=0.860H=6.575H=2.680H=6.065651H=0.6-0.4607-550.365-562.74-553.95-555.94-556.03 3-556.12-562.03231108轨道巷31108运煤巷2新11-570.776H=0.40.760H=4.054H=3.062DF27 H=18.04865H=1.145-575.5-575.05-571.3-568.310-567.3新1143211211-5

16、68.1H=4.060-561.51312-567.711-568.4-568.69-568.5875-568.943九采十一层轨道石门西3110720082-544.6H=2.770H=7.040-65H=7.070西311072008H=0.860H=1.672H=1.350H=0.51.070=9031107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=1.353H=3.540H=2.045-475.419-480.518-487.817-495.416-497.215-501.

17、014-506.013-512.112-517.711-525.310-531.29-535.08-535.4731106疏水巷疏1H=1.080H=6.680H=4.77531107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

18、-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H=1.4-0.535-50188.4316-448.0-448.8F18 H=9.0 705

19、H=0.865H=0.30.565H=00.560H=2.52.155H=3.055H=1.550H=1.75035H=1.560-457.824-461.123-465.122-468.421A2-472.02019-481.018-488.51731108轨道巷H=1.040H=2.260H=1.51.750H=1.650H=0.565H=0.80.565H=2.16040-488.517-500.81614-455.9B-454.0A5新10-567.24-567.4515-518.611-528.631108轨道巷H=2.275-530.512H=2.04085-528.3LH=0.6

20、50H=2.046H=0.753650H=0.650-457.119-498.913-495.414-491.715-482.01618-469.317-528.611-531.310-535.99-535.38H=2.335H=1.265H=1.460-506.812-514.711-567.6-567.03H=2.570H=00.765H=2.680H=1.580-535.587-546.9610-522.79-533.08-543.4H=0.580H=1.880H=3.355H=1.485H=2.365H=9.050H=0.860H=6.575H=2.680H=6.065651H=0.6

21、-0.4607-550.365-562.74-553.95-555.94-556.03 3-556.12-562.03231108轨道巷31108运煤巷2新11-570.776H=0.40.760H=4.054H=3.062DF27 H=18.04865H=1.145-575.5-575.05-571.3-568.310-567.3新1143211211-568.1H=4.060-561.51312-567.711-568.4-568.69-568.5875-568.943九采十一层轨道石门西3110720082-544.6H=2.770H=7.040-65H=7.070西311072008H

22、=0.860H=1.672H=1.350H=0.51.070=9031107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=1.353H=3.540H=2.045-475.419-480.518-487.817-495.416-497.215-501.014-506.013-512.112-517.711-525.310-531.29-535.08-535.4731106疏水巷疏1H=1.080H=6.680H=4.77531107运煤巷-547.86-550.95-553.44-553

23、.53-553.82-552.810.620.40(0.32)189.39310-583.16-489.53-547.26-553.14-566.93212232115161718AL411L2139101416543109临3-495.9-491.8-458.8-472.5-472.3-470.2-481.5-447.9-484.9-453.6-478.6-472.6-488.6-500.0632 2、顶板水探测、顶板水探测滕东生建煤矿3下107工作面顶板地层电阻率三维数据体 顶板上10米 顶板上20米顶板上30米顶板上40米顶板上50米顶板上60米顶板上70米顶板上80米顶板上90米顶板上

24、100米顶板上110米顶板上120米3煤顶板富水区分布图14-879.615-884.113 -870.716-888.96-8865-879.4一采区轨道下山一采区胶带下山一采区回风下山7-891.28-896.718-904.49-905.29-856.62-884.53-882.74-87710-859.819-910.110-911.811-868.31-903.612-876.411-912.821-920.212-919.213-876.42-904.114-881.915-890.83-903.34-895.216-895.2117-899.35-894.918-905.06-8

25、93.21-876.82-876.07-891.33-876.28-880.01-876.82-877.23-867.78-887.49-881.34-873.15-867.16-865.810-880.57-866.011-875.35812-872.2638-865.64413-870.89-870.814-868.86715-868.06513-867.617-862.018-860.015-851.216-849.017-853.615-867.916-869.214-855.119-856.83120-858.09918-876.554387240038726003872800387

26、30003873200387340051500051520051540051560038724003872600387280038730003873200387340020-858.09921-869.26919-881.50420-873.98322-879.41322-876.12423-879.68821-872.07223-886.10724-893.66824-884.55825-880.18326-880.324H=6.8m50H=1m65H=1.3m39H=2m60H=2.8m70H=1.3m70H=1.2m65H=1.1m65H=1.0m75H=1.6m80H=1.8m70H=

27、0.6m7027-888.8591-890.74829-898.30030-897.82228-895.093B-905.1352-890.748H=1.3m80H=0.6m75H=0.7m75H=0.7m75H=0.6m50H=0.7m35H=1.4m75H=2.3m753-885.86011-868.429515000515200515400515600北山 东 省 滕 东 生 建 煤 矿制 图审 校主 任1:2000比例尺日 期校 核3下107工作面顶板砂岩富水程度分布平面图H=1.9m40(0,0)(0,130)(1200,0)(1200,130)1#富水区2#富水区3#富水区动态监测

28、动态监测以龙固矿为例龙固矿1301N工作面采前富水性分布图H=1.45m80H=0.7m80H=0.5m80H=1m70H=1.4mH=3.2m70-748.664-745.781-735.082H=7.31m30-739.119H=3.0m60-725.755-726.245-734.205H=1.45m80H=1.3m80H=0.7m80H=0.5m80H=1m70H= 2.7m25-735.622H=1.1m35H=1.4mH=3.2m70-743.918H=7.31m30H=3.0m60H=10.0m30-751.184G12H25G11A23A24A25A26A27A28A29A30

29、A31A32A33A34A35A36A37A38A39A40A41A42A43A44A45A46A47A48A49A50A51A52A53A54-752.59-751.20-749.92-746.25-742.64-754.8-757.565-759.005-759.443-764.282-766.147-766.298-765.435-766.03-766.527-764.688-762.857-761.794-765.626-765.244-762.549-761.268-760.735B21B22L1L2L3L4-765.434-769.523-769.188-752.308-753.9

30、-745.196-744.42-746.111-748.00-750.09-751.336-752.362-753.93-749.8G1G2G2G3G4G5G6G7G8G9G10B1Y1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22B24B25B26B27B28B29B30-774.957-776.674-779.504-779.524-779.524-781.335-779.521-775.847-775.482-775.951-777.058-776.322-774.734-774.188-774.404-774.299-77

31、3.668-773.816-773.966-773.722-773.614-768.027-766.66-764.158-759.0-755.60-755.08-753.85-750.141-749.49-757.904H30A55-759.845A56-760.46-774.921-775.881B31B32Y3-743.089-739.538H= 2.4m43N1-761.86N2-763.399-769.809-771.158Y2-746.949Y5-764.75H32-770.395H33P1-744.214P2-743.538P3-742.66-776.671B33-775.727B34-776.712B35-776.622B36-775.213B37A57-762.437A58-765.519A59-766.019A60-768.199J31-743.945B3