礦井水防治理論與技術探討課件

1、實用礦井水防治理論與技術探討,1,實用礦井水防治理論與技術探討,主要內(nèi)容,中國煤礦水害現(xiàn)狀 礦井水防治存在的主要問題 關于頂板突水機理 關于底板突水理論 關于斷層突水機理 關于突水系數(shù) 三維高密度探水技術,2,實用礦井水防治理論與技術探討,1 中國煤礦水害現(xiàn)狀 按水源劃分,地表水體水害事故 4.9% 沖積層水水害事故1.4 % 砂巖類含水層水害事故1.4% 灰?guī)r類巖溶水水害事故92.3%,3,實用礦井水防治理論與技術探討,按空間位置劃分,地表水害4.9% 老窯水害0.8% 老空水害1.6% 頂板水害4.6% 底板水害88.1%,4,實用礦井水防治理論與技術探討,2 礦井水防治存在的主要問題,頂

2、板突水機理及突水量預測問題 “上三帶”理論理論；導水裂隙帶高度 底板突水機理理論研究方面“下三帶”理論理論基礎為彈性力學理論；為淺部開采理論 底板突水的預測預報方法一直束縛于“突水系數(shù)”的概念 富水性探測技術方面二維物探手段不能解決工作面內(nèi)部底板富水性問題,5,實用礦井水防治理論與技術探討,3、關于頂板突水機理,“上三帶”理論 “上四帶”理論 頂板水量增大因素 頂板水量預計,6,實用礦井水防治理論與技術探討,“上三帶”理論,開采煤層之上存在三帶：冒落帶、導水裂縫帶、彎曲帶。 冒落帶和導水裂縫帶統(tǒng)稱冒裂帶。,7,實用礦井水防治理論與技術探討,導水裂隙帶高度計算方法,按照規(guī)程 類比法 經(jīng)驗公式法

3、理論計算 現(xiàn)場實測,8,實用礦井水防治理論與技術探討,建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程（2000第18號）,9,實用礦井水防治理論與技術探討,類比法,兗州鮑店煤礦3煤層綜采放頂煤實測資料，該礦巖層傾角為時，k=7。由于華豐井田地層結構與鮑店井田十分類似，同時華豐礦1409工作面所開采的煤層就是相當于鮑井田的3煤層，因此，可以根據(jù)鮑店井田k1系數(shù)，來推測華豐井田的k2。已知鮑店井田的3煤層開采時巖層的傾角為5，華豐礦1409工作面巖層的傾角為，則：,華豐礦1409工作面的在采厚為6.50m的情況下，冒落帶h1的高度為10.73m。,10,實用礦井水防治理論與技術探討,經(jīng)驗公式法

4、,11,實用礦井水防治理論與技術探討,現(xiàn)場實測,12,實用礦井水防治理論與技術探討,頂板水量增大主要影響因素,含水層厚度 頂板巖體的構造發(fā)育度 離層空間 斑裂線 礦山壓力,13,實用礦井水防治理論與技術探討,含水層厚度,14,實用礦井水防治理論與技術探討,15,實用礦井水防治理論與技術探討,頂板巖體的構造發(fā)育度,斷層 節(jié)理 溶洞 孔隙,16,實用礦井水防治理論與技術探討,離層空間,17,實用礦井水防治理論與技術探討,“上四帶”,18,實用礦井水防治理論與技術探討,頂板峰值衰減系數(shù) ；Cx巖梁之間力的傳遞系數(shù) ； L工作面跨度；1未破裂巖層的最大抗壓強度； 頂板巖層加權平均比重；H未破裂巖層的埋

5、深；。,19,實用礦井水防治理論與技術探討,斑裂線,20,實用礦井水防治理論與技術探討,華豐煤礦地表斑裂線,21,實用礦井水防治理論與技術探討,斑裂線造成的下平巷涌水量增大機理,22,實用礦井水防治理論與技術探討,礦山壓力,周期性礦山壓力 沖擊地壓,23,實用礦井水防治理論與技術探討,周期性礦山壓力,24,實用礦井水防治理論與技術探討,離層形成的沖擊地壓,25,實用礦井水防治理論與技術探討,沖擊地壓形成斑裂線,26,實用礦井水防治理論與技術探討,4、關于底板突水理論,“下三帶”理論 “下三帶”的理論觀點最早是由原山東礦業(yè)學院一批科技人員在實踐中提出的，并在實踐中進行應用和發(fā)展。 底板破壞帶；完

6、整巖層帶；承壓水導高帶。,27,實用礦井水防治理論與技術探討,采場底板“下四帶”劃分理論,28,實用礦井水防治理論與技術探討,底板破壞深度的計算方法,經(jīng)驗公式,29,實用礦井水防治理論與技術探討,“下四帶”理論,30,實用礦井水防治理論與技術探討,白莊煤礦7105工作面為-430m水平的第一個工作面，開采深度平均為520m，工作面斜長80m，煤層的傾角為10，堅固性系數(shù)為3。底板損傷度0.33。,31,實用礦井水防治理論與技術探討,根據(jù)“下三帶”理論10.66m， 根據(jù)“規(guī)程”10.36m， 根據(jù)損傷經(jīng)驗公式21.23m, 現(xiàn)場實測22.47m.,32,實用礦井水防治理論與技術探討,底板破壞深

7、度實測設備 雙端封堵側漏儀,33,實用礦井水防治理論與技術探討,5、關于斷層突水機理,34,實用礦井水防治理論與技術探討,斷層防水煤柱留設公式,35,實用礦井水防治理論與技術探討,6、關于突水系數(shù),36,實用礦井水防治理論與技術探討,早在20世紀初，國外就有人注意到底板隔水層的作用 40年代至50年代，匈牙利韋格弗倫斯第一次提出底板相對隔水層的概念。即：,37,實用礦井水防治理論與技術探討,不突水臨界值 統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)80%突水小于此值 歐洲國家采用,38,實用礦井水防治理論與技術探討,60年代至70年代，匈牙利國家礦業(yè)技術鑒定委員會將相對隔水層厚度的概念列入礦業(yè)安全規(guī)程 同時對應用條件做了一些規(guī)定

8、，其中要求采深不超過300m,39,實用礦井水防治理論與技術探討,我國在底板突水規(guī)律研究方面起始于60年代 70年代中期，國家派科技人員去匈牙利考察，帶回相對隔水層厚度的概念 焦作礦區(qū)水文地質大會戰(zhàn)中，提出了突水系數(shù)概念,40,實用礦井水防治理論與技術探討,實際上相對隔水層概念的倒數(shù)！ 嚴格講不是中國人提出的。,41,實用礦井水防治理論與技術探討,規(guī)定突水系數(shù)的臨界值 實質上0.06臨界值也不是中國人提出的,42,實用礦井水防治理論與技術探討,1個標準大氣壓力=1.003360.098MPa=0.10108MPa0.1Mpa。,43,實用礦井水防治理論與技術探討,嚴格講，突水系數(shù)預測底板突水只

9、能適用于采深小于300m，至多到500m！,44,實用礦井水防治理論與技術探討,70年代至80年代，人們發(fā)現(xiàn)利用突水系數(shù)進行突水預測預報不準確，究其原因，一個根本問題是未考慮礦壓對底板的破壞因素。因此西安分院水文所對突水系數(shù)的表達式經(jīng)過兩次修改后確定為：,45,實用礦井水防治理論與技術探討,列入1984年5月15日原煤炭工業(yè)部頒發(fā)的礦井水文地質規(guī)程及1989年9月9日原煤炭工業(yè)部頒發(fā)的煤礦防治水工作條例 規(guī)定了兩個臨界值：0.1、0.06 值得注意的是那時的采深有的達到了500m,46,實用礦井水防治理論與技術探討,2009年8月17日國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局局長辦公會議審議通過的煤礦防治水規(guī)

10、定使得突水系數(shù)回到上世紀70年代。,47,實用礦井水防治理論與技術探討,建議,在采深小于300m時，可以使用。 在采深300m500m時慎用，如果構造不發(fā)育可以用，如果構造發(fā)育，則小心。 在采深大于500m時，必須考慮底板破壞深度。,48,實用礦井水防治理論與技術探討,突水概率指數(shù),49,實用礦井水防治理論與技術探討,E0.6 不突水 E=0.60.8 突水可能性較大 E=0.81.0 肯定突水,50,實用礦井水防治理論與技術探討,7、三維高密度探水技術,51,實用礦井水防治理論與技術探討,底板水探測,52,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板地層電阻率三維數(shù)據(jù)體,53,

11、實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板下80米、徐灰層位,54,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板下120米、奧灰頂界面深度,55,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板地層底板下130米、奧灰頂界面下10米深度,56,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板地層下140米、奧灰頂界面下20米深度,57,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板下150米、奧灰頂界面下30米深度,58,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板下160米、奧灰頂界面下40米深度,59,實用礦井水防

12、治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板下170米、奧灰頂界面下50米深度,60,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板底板下180米、奧灰頂界面下60米深度,61,實用礦井水防治理論與技術探討,良莊煤礦31108工作面底板下220米、奧灰頂界面下100米深度,62,實用礦井水防治理論與技術探討,垂直切片（沿軌道巷）,63,實用礦井水防治理論與技術探討,距軌道巷30米,64,實用礦井水防治理論與技術探討,距軌道巷60米,65,實用礦井水防治理論與技術探討,距軌道巷90米,66,實用礦井水防治理論與技術探討,距軌道巷120米,67,實用礦井水防治理論與技術探討,距軌道巷

13、150米,68,實用礦井水防治理論與技術探討,沿運煤巷,69,實用礦井水防治理論與技術探討,傾向垂直切片平行切眼60間距,70,實用礦井水防治理論與技術探討,頂板水探測,71,實用礦井水防治理論與技術探討,滕東生建煤礦3下107工作面頂板地層電阻率三維數(shù)據(jù)體,72,實用礦井水防治理論與技術探討,頂板上10米,73,實用礦井水防治理論與技術探討,74,實用礦井水防治理論與技術探討,75,實用礦井水防治理論與技術探討,76,實用礦井水防治理論與技術探討,77,實用礦井水防治理論與技術探討,78,實用礦井水防治理論與技術探討,79,實用礦井水防治理論與技術探討,80,實用礦井水防治理論與技術探討,8

14、1,實用礦井水防治理論與技術探討,82,實用礦井水防治理論與技術探討,83,實用礦井水防治理論與技術探討,84,實用礦井水防治理論與技術探討,3煤頂板富水區(qū)分布圖,85,實用礦井水防治理論與技術探討,動態(tài)監(jiān)測,以龍固礦為例,86,實用礦井水防治理論與技術探討,龍固礦1301N工作面采前富水性分布圖,87,實用礦井水防治理論與技術探討,第1次2009年10月6日,88,實用礦井水防治理論與技術探討,工作面迎頭前方390m富水區(qū),89,實用礦井水防治理論與技術探討,第二次2009.10.3,90,實用礦井水防治理論與技術探討,迎頭390m富水區(qū),91,實用礦井水防治理論與技術探討,第三次探測201

15、0.1.23,92,實用礦井水防治理論與技術探討,迎頭390m富水區(qū),93,實用礦井水防治理論與技術探討,2010.2.20,94,實用礦井水防治理論與技術探討,迎頭前方390m富水區(qū),95,實用礦井水防治理論與技術探討,采空區(qū)探測,96,實用礦井水防治理論與技術探討,焦家B區(qū)電阻率三維數(shù)據(jù)體,97,實用礦井水防治理論與技術探討,采空區(qū)立體圖,98,實用礦井水防治理論與技術探討,寺莊C區(qū)電阻率三維數(shù)據(jù)體,99,實用礦井水防治理論與技術探討,C區(qū)采空區(qū)立體圖,100,實用礦井水防治理論與技術探討,巷道富水性超前探測技術,101,實用礦井水防治理論與技術探討,在樁號1030米位置為低阻顯示，說明該位置頂板三灰富水，這也與該位置頂板淋水一致；巷道迎頭位置以及前方80米范圍為高阻顯示，說明該地段地層富水性差；迎頭出水估計與后方的1030米位置富水區(qū)有關，在迎頭位置右側電阻率有相對低阻顯示，說明迎頭出水通過該位置與后方的1030米位置富水區(qū)聯(lián)系；巷道迎頭前方80米以遠為低阻顯示，說明迎頭前方80米以遠地層富水性強 鉆探驗證400方/小時,龍固煤礦輔1運輸大巷富水性超前探測,102,實用礦井水防治理論與技術探討,龍固輔2運輸大巷富水性超前探測,已掘巷道部分基本在高阻區(qū)，說明