總工課件：導水裂隙帶發(fā)育規(guī)律及防水煤柱留設

1、導水裂隙帶發(fā)育規(guī)律導水裂隙帶發(fā)育規(guī)律及防水煤柱留設及防水煤柱留設1.覆巖覆巖“三帶三帶”型破壞特征型破壞特征 長壁工作面煤層采出采用全部垮落法處理采空區(qū)，從煤層直接頂板開始，由下向上依次垮落、開裂、離層、彎曲,經(jīng)過若干時間終止移動。 移動期間和移動穩(wěn)定后的上覆巖層，按其破壞程度的不同，大致可分為： 垮落帶、裂隙帶、彎曲帶。 (1) 垮落帶破壞特征垮落帶破壞特征 1) 不規(guī)則性 垮落帶下部為不規(guī)則垮落?？迓鋷葞r塊不能傳遞水平力，控頂范圍內垮落帶的巖層重量由支柱或支架支撐。 2) 膨脹性 巖石的碎脹性使垮落帶巖石的體積增大，使垮落帶與未垮落頂板巖層下方的自由空間逐漸變小，使垮落不再繼續(xù)。 COS

2、KMHK)1( (2) 2) 裂隙帶破壞特征裂隙帶破壞特征 1)巖層破壞有規(guī)則： 無論是垂直巖層面或平行巖層面的裂縫均使巖層保持原有的層狀； 2)破壞程度分帶明顯： 裂隙帶在垂直剖面上分為：嚴重斷裂、一般開裂和微小開裂。 (3) 彎曲帶破壞特征彎曲帶破壞特征 1)垂直彎曲、水平受壓、隔水性增強 巖層在自上而下沿層面法向彎曲，在水平處于雙向受壓，當巖性較軟時，隔水性能增強。 2)巖層完整不存在破壞 巖層移動連續(xù)有規(guī)律，保持整體性和層狀結構，不存在或極少存在離層裂隙。 2.覆巖“三帶”型破壞的最終形態(tài) 覆巖“三帶”型破壞形態(tài)不僅決定覆巖的破壞范圍，而且決定破壞的最大高度。 以前認為采場與掘進巷道的

3、覆巖破壞形態(tài)類似，均為中間高、四周低的拱形形態(tài)。 通過現(xiàn)場實測：長壁全陷開采緩傾斜煤層，當工作面初次放頂后，一般不再出現(xiàn)垮落拱，其形態(tài)與煤層傾角有關。 按傾角劃分為3種態(tài)： 近水平、緩傾斜煤層：0-35； 大傾角煤層：36-54； 急傾斜煤層：55-90。 （1)1)近水平、緩傾斜煤層覆巖破壞近水平、緩傾斜煤層覆巖破壞最終形態(tài)最終形態(tài)（0 35） 裂隙帶兩端邊界一般會超出開采邊界，呈馬鞍形。 采空區(qū)四周邊界略高。中間較低，兩端較高，最高位于采空區(qū)斜方。 采空區(qū)中央破壞高度一致。 采空區(qū)面積相當大，且采厚大體相等時，中央破壞高度基本一致。 （3)3)急傾斜煤層覆巖破壞范圍最終形態(tài)急傾斜煤層覆巖破

4、壞范圍最終形態(tài) （55 90） 垮落帶呈耳形或上大下小的不對稱拱形，裂隙帶垮落帶呈耳形或上大下小的不對稱拱形，裂隙帶形狀與垮落帶類似形狀與垮落帶類似。3.覆巖破壞最大高度 （1 1）影響覆巖最大高度的主要因素）影響覆巖最大高度的主要因素 1）巖層軟硬程度 覆巖直接頂和基本頂都比較堅硬的條件下，下沉量小，使垮落過程充分發(fā)展，覆巖破壞高度大。 而軟弱巖層頂板松軟破碎，隨采隨落，采空區(qū)易充滿，覆巖下沉量大，覆巖破壞變化小。為了便于進行覆巖破壞最大高度的計算，按覆巖單向抗壓強度劃分為4類。 為了便于進行覆巖破壞最大高度的計算，按覆巖單為了便于進行覆巖破壞最大高度的計算，按覆巖單向抗壓強度劃分為向抗壓強

5、度劃分為4 4類。類。 2）采高 一次采全高或厚煤層分層初次開采時“兩帶”高度與采高呈近似直線關系； 4）采空區(qū)面積 采空區(qū)面積的擴大會導致“兩帶”高度的增加，但在工作面放頂線后方垮落巖石堆已經(jīng)接頂?shù)牡胤剑迓鋷ё畲蟾叨染瓦_到了最大值（頂板極堅硬的除外）（其距離為：中硬巖石自煤壁到巖石堆接頂處515m）； 5）時間過程時間過程 時間過程在兩個方面起作用： 導水裂縫帶發(fā)展到最大高度以前： 導水裂縫帶的高度隨著時間而增長。中硬覆巖在回柱放頂后12個月時間內達到最大值。堅硬覆巖，比中硬要長一些，軟弱覆巖，比中硬要短一些。 堅硬中硬軟弱極軟 5 . 2161 . 2100MMHm2 . 2197 .

6、4100MMHm2 . 1630 . 7100MMHm1）垮落帶高度 根據(jù)巖石的強度，其垮落帶計算公式如下：2)導水裂縫帶高度式中： 煤層累計采厚，m； 單層采厚不超過3m，累計采厚不超過15m。M 3）近距離煤層導水裂縫帶高度計算 上、下兩層煤的最小垂距大于下層煤的垮落帶高度。 分別進行計算，取其中標高最高者作為兩層煤的導水裂縫帶最大高度。 上、下兩層煤的最小垂距小于下層煤的垮落帶高度。 上層煤采用本層煤的開采厚度計算，下層煤則應用上、下層煤的綜合開采厚度計算。取其中標高最高者為兩層煤的導水裂縫帶最大高度。 1 21 2212ZhMMMy式中：M1上煤層開采厚度； M2下煤層開采厚度； h1

7、2上、下層煤距離； y2下煤層冒高與采厚之比。 1212ZMMM 如果上、下層煤之間的距離很小時，則綜合開采厚度為累計厚度： 4)綜放開采導水裂縫帶高度計算 我國上世紀八十年代從法國引進的厚煤層綜采放頂煤一次采全厚的技術在國內已得到廣泛推廣應用。 據(jù)測定厚煤層綜放開采覆巖破壞的高度與“三下”采煤規(guī)程中通過厚煤層分層開采，且單煤層采厚不超過3m的計算公式得出的結果相比較，前者要大（見下表）。 綜放開采覆巖破壞高度實測值與規(guī)程規(guī)定公式計算值比較 興隆莊煤礦綜放開采兩帶高度計算公式 山東興隆莊煤礦通過綜放開采導水裂隙帶高度的實測擬合出，綜放開采“兩帶”破壞高度計算公式。 垮落帶高度的計算式為： 10

8、0M Hk - + 3.15 5.45M5.82 導水裂縫帶的計算式為： 100M HL- + 3.15 0.84M4.57綜放開采兩帶高度計算公式 冒落帶高度計算公式： 導水裂隙帶高度計算公式： 4 4.1.1.留設留設防水煤（巖）柱原則防水煤（巖）柱原則 (1) 礦井在有突水威脅但又不宜疏放的井下采掘區(qū)施工時，必須留設防水煤（巖）柱。 (2) 礦井防水煤（巖）柱的設計必須在確保礦井安全生產(chǎn)的基礎上把煤柱的寬度或高度降低到最低限度，以提高資源利用率。 附 圖 6-1H 20m4.2 4.2 礦井防水煤（巖）柱類型礦井防水煤（巖）柱類型 (1)(1)煤層露頭防隔水煤（巖）柱的留設煤層露頭防隔水煤（巖）柱的留設 (3) (3)含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱的留設的留設 含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱的留設可參照下列經(jīng)驗公式計算:附 圖 8-2LLLLH裂HH（b）123安附 圖 8-3LLLLHHMH安（c）123裂LLLLH裂HH安（a）123圖3-3 煤層與富水性強的含水層或導水斷層接觸時防隔水煤（巖）柱留設圖123csccotcotaLLLLLLHHH123(sincos cot ) (cos)(cotcot ) 20aaL L L LHHMm TsP M /H安圖3-4 Ts與H0關系曲線圖