底板巖體結(jié)構(gòu)與隔、導(dǎo)水性與防治水分析

楊春卿

摘 要：對于硬性強(qiáng)脆性弱的巖層，如果受到一定壓力，勢必容易發(fā)生破裂現(xiàn)象，但其裂口并不會因外界水的沖刷而擴(kuò)大。相對而言，硬度弱的巖層受外界環(huán)境而容易變形，但出現(xiàn)巖層破裂的現(xiàn)象則相對較小，可一旦形成裂隙，其斷面結(jié)構(gòu)將會因碎屑過多、裂口透水性差的原因而極易受到高壓水流的影響，從而導(dǎo)致裂隙被沖刷擴(kuò)大。因此，根據(jù)應(yīng)力強(qiáng)度因子分析，如果底板隔水層采用軟硬相間的巖層，其中，硬巖層的裂隙容易擴(kuò)散，而軟巖層的裂隙不易擴(kuò)散，這樣兩兩結(jié)合，就使得巖層頂?shù)椎挠残韵鄬ψ內(nèi)?，而中間硬性被加強(qiáng)，從而實現(xiàn)了優(yōu)劣互補(bǔ)，更大大提高了抗水壓能力。

關(guān)鍵詞：底板；突水；防治水；中祥圣達(dá)

0 引言

中祥圣達(dá)煤業(yè)二1煤層底板巖層巖性組合自上而下為：砂質(zhì)泥巖—泥巖—硅質(zhì)泥巖—石灰?guī)r，這類軟巖層組合形式，受力后易發(fā)生塑性變形，不易形成裂隙，對阻止石炭系和寒武系突水起到了一定積極作用，為帶壓開采提供了有利的條件。

1 底板隔水層性質(zhì)分析

承壓水體上采煤底板隔水巖層隔水質(zhì)量綜合評價就是對底板隔水巖層在采動影響和水壓影響作用下產(chǎn)生水壓破壞和采動破壞的強(qiáng)度大小以及底板隔水巖層阻抗底板突水的能力高低做出綜合評價，也就是要對底板突水系統(tǒng)發(fā)生底板突水的難易程度或可能性大小做出綜合性評價。

按照底板突水系統(tǒng)主要因素的組合特征，可以把底板突水系統(tǒng)劃分為15種結(jié)構(gòu)類型，各種類型之間往往又有1～2個因素不同，因此，可以通過對比分析來評價隔水層質(zhì)量好壞。

承壓水體上采煤隔水巖層隔水質(zhì)量評價結(jié)果表明，在下述情況下，底板隔水巖層的隔水質(zhì)量很差，突水事故極易發(fā)生：（1）存在切割底板隔水巖層的導(dǎo)水?dāng)鄬樱唬?）一般狀態(tài)下，隔水層的斷面結(jié)構(gòu)透水性差，因此極易受到高壓水流的影響，導(dǎo)致水壓破壞與采動破壞相溝通；（3）底板隔水層厚度很小時，底板高承壓水含水層水壓很大，水壓破壞、采動破壞相連通。底板突水災(zāi)害的防治應(yīng)以上述情況為重點展開。

根據(jù)中祥圣達(dá)煤業(yè)地質(zhì)構(gòu)造和巖體節(jié)理裂隙調(diào)查結(jié)果：二1煤層底板距石炭系灰?guī)r平均10m，距寒武系灰?guī)r平均30m。砂質(zhì)泥巖、泥巖、硅質(zhì)泥巖是隔水層的主要組成部分，而灰?guī)r是底板主要的含水層，其巖性主要由硅質(zhì)石灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r組成，巖溶裂隙擴(kuò)張，有較強(qiáng)的含水性，透水性好，影響范圍大的南部采區(qū)斷層，水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜的原因是由于長期受在水壓、礦壓、裂隙、斷層的綜合影響下。

2 突水危險性分析

2.1 石炭系灰?guī)r突水可能性分析

（1）突水系數(shù)法。突水系數(shù)是指隔水層厚度每米所能承受的水壓值，或者稱為水壓比，表達(dá)式為：

式中，P為作用于底板的水壓，MPa；M為底板厚度，m。

臨界突水系數(shù)Ts是否確定是評價隔水層底板是否穩(wěn)定的關(guān)鍵。如果T

根據(jù)目前施工觀測孔得出中祥圣達(dá)煤業(yè)底板最大水壓1.35MPa，底板隔水層厚度最小為7m，故突水系數(shù)最大為0.192，遠(yuǎn)大于臨界突水系數(shù)0.06，因此在未進(jìn)行任何防治水措施條件下，發(fā)生突水的危險性和可能性很高。通過水文觀測孔觀測表明，通過疏水降壓之后，水壓可以降到0.30MPa，此時突水系數(shù)為0.043，低于臨界突水系數(shù)，煤層發(fā)生突水的可能性大為降低。

（2）“下三帶”法。設(shè)煤層隔水底板總厚度為h，底板導(dǎo)水破壞帶、有效隔水層保護(hù)帶與承壓水原始導(dǎo)高帶的厚度依次為 h1、h2和h3，則

h2=h-（h1+h3）

當(dāng)h>h1+h3時，則保護(hù)層存在，當(dāng)h

中祥圣達(dá)煤業(yè)隔水底板厚度為最小為7m，前面算出其底板破壞深度為14.72m，在未計算承壓水原始導(dǎo)高帶的情況下，h

2.2 寒武系灰?guī)r突水可能性分析

如果對石炭系灰?guī)r采取注漿改造的方法，將含水層改為隔水層，則礦井的主要突水層為寒武系灰?guī)r。采用上述評價方法，評價該含水層的突水危險性。寒武系灰?guī)r距離二1煤層底板最小距離30m，水壓最大1.35MPa，則突水系數(shù)為0.045，小于臨界突水系數(shù)0.06，底板發(fā)生突水的可能性降低。

3 結(jié)語

由以上分析可以得出，只有有效防治礦井水害的發(fā)生，才能保證礦井的安全開采，因此，進(jìn)行疏水降壓或底板注漿改造成了礦井安全開采的關(guān)鍵所在。

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