煤層頂板水害風(fēng)險保護(hù)系數(shù)法評價技術(shù)研究

呂玉廣 ，喬 偉 ，胡發(fā)侖 ，劉夢楠 ，呂 波

（1.中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院, 江蘇 徐州 221116；2.新礦內(nèi)蒙古能源有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016299；3.內(nèi)蒙古上海廟礦業(yè)有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016299；4.貴州省黔西南州安龍縣人民政府辦公室, 貴州 安龍 552400）

0 引 言

井工煤礦以開采煤層為標(biāo)志，將位于煤層上方的含水層稱為頂板含水層，位于煤層下方的含水層稱為底板含水層。在具有承壓水壓力的含水層上采煤稱為帶壓開采[1]，底板水在水頭壓力作用下進(jìn)入采場引發(fā)的水害稱為底板水害。在含水層（體）下采煤稱為近水體下采煤[2-3]，頂板水通過導(dǎo)水通道進(jìn)入采場引發(fā)的水害稱為頂板水害[4]。

《“三下”開采規(guī)范》給出了帶壓開采時防水安全煤巖柱的多種設(shè)計方法，由于涉及參數(shù)較多、參數(shù)之間循環(huán)關(guān)聯(lián)，致使理論上可行、實際應(yīng)用較少。突水系數(shù)（Ts）僅考慮水頭壓力（P）和隔水層厚度（M），參數(shù)獲取容易、公式簡單明了，故該法成為數(shù)十年來廣泛應(yīng)用的底板水害預(yù)測評價方法[5-7]。1964 年“焦作水文地質(zhì)會戰(zhàn)”將0.06、0.1 MPa/m 設(shè)定為臨界突水系數(shù)[8]，并寫入了《“三下”開采規(guī)范》和《煤礦防治水細(xì)則》（以下簡稱《細(xì)則》）。企業(yè)還可以進(jìn)一步探索適合本礦區(qū)的臨界突水系數(shù)，如鄭煤集團(tuán)公司于2010 年向集團(tuán)內(nèi)部所屬礦山企業(yè)下發(fā)了〔2010〕32號文，將0.04、0.07 MPa/m 作為本企業(yè)適用的突水臨界值。其后數(shù)十年間，許多學(xué)者對突水系數(shù)的應(yīng)用做出了有益性創(chuàng)新和修正[9-12]。頂板水害風(fēng)險評價預(yù)測技術(shù)主要有“三圖—雙預(yù)測”[13-15]，“雙圖評價法”[16-17]，“分類型四雙工作法”[18]等，尚沒有類似于底板突水系數(shù)那樣易于適用的方法。“三圖—雙預(yù)測”評價內(nèi)容涵蓋了突水“三要素”，采用單位涌水量、滲透系數(shù)等多種參數(shù)評價間接充水含水層的“富水性”，以隔水層厚度與導(dǎo)水裂隙帶高度之差值評價“導(dǎo)通性”，以GIS 為平臺將“兩性”數(shù)據(jù)疊加融合評價突（涌）水危險性[19]，借用Modflow 仿真工具預(yù)測涌水量（評價突涌水強度）?！半p圖評價法”認(rèn)為“富水性”與“導(dǎo)通性”兩者屬性不同，不宜直接進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加；突出強調(diào)“目標(biāo)層段”[20]概念，把目標(biāo)層段內(nèi)砂地比作為評價“富水性”的關(guān)鍵指標(biāo)；以突水危險性指數(shù)（TZ=(Hg-Hfs)/Hfs×100%)評價“導(dǎo)通性”，采掘活動位于突水危險區(qū)同時也位于相對富水區(qū)是頂板突（涌）水的充要條件?！胺诸愋退碾p工作法”是對“雙圖評價法”的進(jìn)一步完善，根據(jù)煤層與上覆含水層空間組合關(guān)系以及含水層的富水性，劃分為A、B、C、D 四種評價類型，給出了各種類型的評價路徑；“四雙”（雙表、雙指數(shù)、雙圖、雙預(yù)測）概括了評價過程、評價方法和評價結(jié)果。上述技術(shù)方法在某些礦井應(yīng)用效果較好，甚至有的被寫入了《細(xì)則》，但由于評價內(nèi)容過于全面（兼顧了突水三要素），不可避免地存在參數(shù)多、手段復(fù)雜、應(yīng)用難度高等不足。實踐中，已知含水層靜水儲量豐富、補給水源充足，無需進(jìn)行富水性評價，僅評價“導(dǎo)通性”即可；已知含水層靜水儲量少、具有可疏性，尤其是在膨脹性軟巖礦區(qū)需要采取疏干開采措施，評價的目的是確定疏干范圍和疏干高度，指導(dǎo)疏放水鉆孔設(shè)計。

基于上述2 種情況，試圖構(gòu)造建類似于底板突水系數(shù)法的頂板水害風(fēng)險評價預(yù)測方法，適用于更廣泛的地質(zhì)條件。

1 保護(hù)層與保護(hù)系數(shù)

1.1 保護(hù)層概念

煤層與上方含水層之間的隔水巖層（Hg）厚薄不均，隔水層厚度越大其阻水能力相對越強。煤層開采后會在一定范圍內(nèi)的覆巖中產(chǎn)生垂向?qū)严?，這部分巖層稱為導(dǎo)水裂隙帶（Hli），導(dǎo)水裂隙帶高度包括垮落帶的高度[21]。隔水層厚度（Hg）減去導(dǎo)水裂隙帶高度（Hli），剩下的部分統(tǒng)稱為保護(hù)層（Hb）。《“三下”開采規(guī)范》中保護(hù)層厚度限定為采高的選定倍數(shù)，文中不受此限。各參數(shù)空間關(guān)系如圖1 所示。

圖1 各參數(shù)空間關(guān)系示意Fig.1 Schematic of spatial relationship of parameters

1.2 保護(hù)系數(shù)概念與計算公式

控制頂板水進(jìn)入采場的因素較多，若綜合考慮各種因素，難免會陷入?yún)?shù)獲取難、權(quán)重賦值難、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型難、確定判據(jù)難的循環(huán)之中，理論上可行、實操性不強。各種影響因素中，保護(hù)層厚度（Hb）對頂板水害起著關(guān)鍵性控制作用，在特定的條件下隔水層厚度（Hg）與保護(hù)層厚度（Hb）兩者呈負(fù)相關(guān)。采高不是影響導(dǎo)水裂隙發(fā)育高度的唯一因素，既然《“三下”開采規(guī)范》提供的經(jīng)驗公式將其作為唯一變量，至少能夠說明采高對導(dǎo)水裂隙發(fā)育高度起著關(guān)鍵性控制作用。因此，評價預(yù)測頂板水害應(yīng)重點考慮保護(hù)層厚度和采高這2 個參數(shù)，由此提出保護(hù)系數(shù)概念，即保護(hù)層厚度與采高的比值，保護(hù)系數(shù)以Bs表示。

式中：Hb為保護(hù)層厚度，m；A為采高，m；Hg為煤層頂板到含水層之間隔水層厚度，m。

需要說明的是，采高并不必然等于煤層實際厚度，當(dāng)二者不一致時，Hg為采空頂界面到含水層之間的隔水層厚度。計算導(dǎo)水裂隙帶高度時，《“三下”開采規(guī)范》提供的經(jīng)驗公式可供選擇，亦可通過實測或數(shù)值模擬方法確定。

1.3 保護(hù)系數(shù)閾值的確定

規(guī)程、規(guī)范中有些條款來源于實踐經(jīng)驗的總結(jié)，這些經(jīng)驗性總結(jié)經(jīng)實踐驗證后被寫入規(guī)程規(guī)范中，成為防治水工作的依據(jù)，可以合理應(yīng)用?！丁叭隆遍_采規(guī)范》附表4-3 對防水安全煤（巖）柱保護(hù)層厚度取采高的倍數(shù)做出了明確規(guī)定（表1）。從表1 可以看出，保護(hù)層厚度與覆巖力學(xué)強度、含水層下有無黏性土層以及黏土層厚度等均有關(guān)系，較容易理解。但表1 第四列“松散層全厚小于累計采厚”影響保護(hù)層厚度，甚至其影響程度大于黏土層的影響程度，較難理解，也驗證了經(jīng)驗總結(jié)未必都能從學(xué)術(shù)角度去解釋的觀點。

表1 防水安全煤巖柱保護(hù)層厚度Table 1 Thickness of waterproof and safety coal rock pillar protection layer

表1 的表頭文字中均有“松散層”，說明其適用對象為第四系松散含水層，對于基巖含水層下采煤如何確定保護(hù)層厚度并未明確。

這里的松散層為含水層，黏性土層即為隔水層，通過詞語替換，則表1 轉(zhuǎn)換為下表（表2）。

表2 防水安全煤巖柱保護(hù)層厚度Table 2 Thickness of waterproof and safety coal rock pillar protection layer

理論上，煤系地層通常為砂泥巖互層型沉積建造，其中砂巖因其內(nèi)生孔隙（裂隙）發(fā)育而成為含水層，泥巖則因其具有阻水功能而成為隔水層，且泥巖累計厚度一般大于采厚，故基巖含水層下采煤符合表2 中“含水層底部隔水層厚度大于累計采厚”的條件，保護(hù)層厚度可按表1 中“松散層底部黏性土層厚度大于累計采厚”的規(guī)定選取，即（2A、2A、3A、4A）。實踐中，煤層隱伏露頭附近殘存的基巖不一定為泥巖，阻水能力受到影響，故建議基巖含水層下采煤保護(hù)層厚度取其上限，統(tǒng)一為4A。

按上述方法確定的保護(hù)層厚度所得到的保護(hù)系數(shù)即為分區(qū)閾值，其上限按實際情況取如式（3），分區(qū)閾值以Bi表示：

2 水害風(fēng)險等級劃分與評價方法

2.1 水害風(fēng)險等級劃分

保護(hù)系數(shù)是衡量上覆含水層水進(jìn)入采場風(fēng)險性大小的指標(biāo)。根據(jù)計算得到的保護(hù)系數(shù)（Bs）以及確定的分區(qū)閾值，可將頂板水害劃分為3 個風(fēng)險等級：突水區(qū)、危險區(qū)、安全區(qū)。突水區(qū)：Bs≤0，危險區(qū)：0

1）突水區(qū)：當(dāng)Bs≤0 時，煤層至上覆含水層之間的隔水層厚度（Hg）小于或等于導(dǎo)水裂隙帶高度（Hli），導(dǎo)水裂隙帶部分或全部進(jìn)入含水層，含水層水可以直接進(jìn)入采場，故劃為“突水區(qū)”（圖2a）。

圖2 “三區(qū)”空間結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Schematic of the spatial structure of the “three zones”

2）危險區(qū)：當(dāng)0

3）安全區(qū)：當(dāng)Bs≥Bi時，隔水層厚度（Hg）大于導(dǎo)水裂隙帶高度（Hli），且保護(hù)層厚度大于由閾值確定的厚度（Hb≥BiM），含水層水進(jìn)入采場的路徑被阻斷，采煤是安全的，故劃為“安全區(qū)”（圖2c）。

2.2 評價方法

煤層頂板水害風(fēng)險評價過程按以下步驟展開：

1）煤層上方有多層含水層時，應(yīng)對各含水層分別計算保護(hù)系數(shù)、分別繪制保護(hù)系數(shù)等值線圖、分別進(jìn)行“三區(qū)”劃分。

2）推薦采用Excel 表格建立保護(hù)系數(shù)計算表（表3）。根據(jù)評價區(qū)內(nèi)及其附近鉆孔柱狀圖，統(tǒng)計鉆孔編號、孔口坐標(biāo)、含水層（體）底板埋深（h1）、煤層頂板埋深(h2)、煤層厚度等基本參數(shù)并填入表3。

表3 保護(hù)系數(shù)（Bs）計算Table 3 Calculation of protection coefficient (Bs)

3）將選定的導(dǎo)水裂隙帶計算公式輸入表3 內(nèi)，自動計算各鉆孔孔位上導(dǎo)水裂隙帶高度（Hli）。

4）當(dāng)采高與煤層實際厚度不一致時，應(yīng)根據(jù)選定的綜采支架最小、最大支撐高度，預(yù)計采高并填入表3 內(nèi)，用預(yù)計的采高（A）計算導(dǎo)水裂隙帶高度。

5）將保護(hù)系數(shù)計算公式（Bs=Hb/A）輸入表2，自動計算各孔位上保護(hù)系數(shù)。

6）采用Surfer 或其他軟件繪制保護(hù)系數(shù)等值線圖，根據(jù)確定的閾值在該圖上劃分“三區(qū)”。

2.3 對突水區(qū)（危險區(qū)）的處置方式

所謂的“突水區(qū)”或“危險區(qū)”并不必然會發(fā)生水害，結(jié)合含水層的富水性、可疏降性、補給水源豐富性、經(jīng)濟合理性、防排水系統(tǒng)能力等，對突水區(qū)以及危險區(qū)的煤層有以下4 種處置方式：

1）若采動影響范圍內(nèi)含水層的富水性為中等及以上，靜儲量大或補給源豐富，疏干開采不經(jīng)濟或安全保障性較低，則突水區(qū)或危險區(qū)的煤炭資源應(yīng)作為水文地質(zhì)損失，留作防隔水煤柱，不得開采。

2）若采動影響范圍內(nèi)含水層的富水性雖然較強，但靜水儲量小、補給水源匱乏，疏干開采經(jīng)濟合理，則突水區(qū)或危險區(qū)的劃分用來確定需要疏放的含水層以及需要疏放的區(qū)域，指導(dǎo)疏放水工程設(shè)計。

3）若煤層頂?shù)装鍘r層為弱膠結(jié)低強度強膨脹性軟巖，少量的頂板淋水也會造成采場泥化、底鼓、采煤支架陷底、水砂混合突涌等惡化作業(yè)環(huán)境的現(xiàn)象，即使采動影響范圍內(nèi)含水層的富水性較弱仍需要采取疏干開采措施，則突水區(qū)或危險區(qū)的劃分用來確定需要疏放的含水層以及需要疏放的區(qū)域，指導(dǎo)疏放水工程設(shè)計。

4）若采動影響范圍內(nèi)含水層富水性弱，防排水系統(tǒng)能力能夠滿足最大涌水量時排水需要，突水區(qū)或危險區(qū)的煤層可以正常開采。

3 魯新煤礦9 煤頂板含水層評價

3.1 開采技術(shù)條件

魯新煤礦田位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟烏拉蓋鎮(zhèn)境內(nèi)，為一獨立的聚煤盆地，面積約28.77 km2，白堊系大磨拐河組為含煤地層，火山疑灰?guī)r為含煤地層基底。

3.1.1井田地層（含水層）

井田內(nèi)地層（含水層）自上而下簡述如下：

第四系(Q)：由松散沖洪積物組成，均厚14.77 m，單位涌水量0.623～2.673 L/（s·m），滲透系數(shù)8.422～25.020 m/d，以HCO3-Na·Ca 型水為主，水位埋深2.72～5.83 m，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)水源。

新近系（N2），上段為半固結(jié)的雜色泥巖，均厚38.8 m，可有效阻斷其上下含水層間水力聯(lián)系；下段為弱膠結(jié)砂礫巖，均厚59.24 m，單位涌水量0.315～1.023 L/（s·m），滲透系數(shù)0.522～7.717 m/d，水位埋深0.50～8.80 m。

下白堊統(tǒng)大磨拐河組（K1d）：下段以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，厚度230～530 m，富水性弱；上部為含煤巖段，最大厚度600 m，為砂巖、泥巖、煤層等互層型沉積，可再分為3 個含水層（段）：

6 煤頂板含水層（段），巖性為砂礫巖，厚度5.22～61.38 m，單位涌水量0.116 5～0.448 9 L/（s·m），滲 透 系 數(shù)0.249 5 ～8.629 4 m/d，水 位 埋 深3.75～6.49 m，與新近系礫巖含水層有密切的水力聯(lián)系。

9 煤頂板～6 煤底板含水層（段），由層數(shù)不等、厚度不穩(wěn)定的中粗粒砂巖組成，單位涌水量0.001～0.483 L/（s·m），滲透系數(shù)0.007～0.924 m/d，水位埋深2.47～23.37 m。

11 煤頂板～9 煤底板含水層（段），由層數(shù)不等、厚度不穩(wěn)定的中粗粒砂巖組成，單位涌水量0.000 9～0.088 5 L/（s·m），滲透系數(shù)0.004～0.832 m/d，水位埋深4.32～41.05 m。

自上而下煤層編號為 1～15 煤層，9 煤及以上煤層因受新近系或6 煤頂板含水層威脅嚴(yán)重，經(jīng)論證列為水文地質(zhì)損失煤量；11 煤、13 煤、14 煤為主要可采煤層，礦井首采11 煤。煤層與含水層空間組合關(guān)系如圖3 所示，圖中9-2，10-1—10-7 為孔號。

圖3 第10 勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.3 Geological profile of exploration line 10

3.1.2巖石物理力學(xué)參數(shù)

6 煤層：頂板巖層平均抗壓強度4.9 MPa，抗拉強度0.88 MPa，黏聚力0.8 MPa；底板巖層平均抗壓強度6.45 MPa，抗拉強度0.55 MPa，黏聚力0.70 MPa。

9 煤層：頂板巖層平均抗壓強度8.27 MPa，抗拉強度1.0 MPa，黏聚力0.4 MPa；底板巖層平均抗壓強度9.53 MPa，抗拉強度0.76 MPa，黏聚力0.4 MPa。

11 煤層：頂板巖層平均抗壓強度10.31 MPa，抗拉強度0.74 MPa，黏聚力0.6 MPa；底板巖層平均抗壓強度11.59 MPa，抗拉強度0.80 MPa，黏聚力平均0.5 MPa。

13 煤層：頂板巖層平均抗壓強度8.16 MPa，平均抗拉強度0.79 MPa，凝聚力平均0.5 MPa；底板巖層平均抗壓強度11.53 MPa，抗拉強度0.82 MPa，凝聚力0.62 MPa。

含煤地層具有弱膠結(jié)、低強度、強膨脹等軟巖特點，砂巖遇水崩解、泥巖遇水泥化，需要采取疏干開采措施。

3.2 確定評價原則

該礦為新建礦井，首采區(qū)東西寬2 250 m，南北長3 500 m，面積約7.9 km2，開采11 煤層。采區(qū)內(nèi)共設(shè)計7 個采煤工作面，編號分別為11101、11102、11103、11104、11105、11106、11107 工作面。采區(qū)內(nèi)11 煤厚度3.45～13.15 m，平均厚度10.50 m；煤層埋藏深度118.35～324.35 m，平均222.4 m。結(jié)合井田內(nèi)含水層富水性、補給水源條件、巖石物理力學(xué)特點、生態(tài)環(huán)境條件等，確定評價原則如下：

1）對11 煤頂板上各含水層（段）分別進(jìn)行評價。評價對象包括11 煤頂板～9 煤底板含水層、9 煤頂板～6 煤底板含水層、新近系含水層、第四系含水層（首采區(qū)內(nèi)6 煤頂板砂礫巖基本被風(fēng)化剝蝕，殘余部分并入新近系含水層）。

2）第四系松散含水層，富水性強，補給水源豐富且為當(dāng)?shù)刂匾鷳B(tài)水源，不允許采動破壞。

3）新近系砂礫巖含水層，富水性中等～強，補給水源豐富，不允許受到采動破壞。

4）政府部門要求首采面采高控制為3.0 m，根據(jù)試采情況再行決定后續(xù)工作面是否可以提高到4.0 m。故按3.0、4.0 m 采高分別進(jìn)行評價。

5）選擇《“三下”開采規(guī)范》中適用∑于軟弱巖石的導(dǎo)水裂隙帶高度計算公式：Hli=。

3.3 確定評價閾值

1）第四系松散含水層：含水層下無黏性土隔水層，基巖巖性為軟弱，對照表1 中“松散層底部無粘性土層”、覆巖巖性“軟弱”的條件，保護(hù)層厚度選5A，故第四第含水層保護(hù)系數(shù)分區(qū)閾值為（0，5）。

2）基巖含水層：根據(jù)前文，基巖含水層下保護(hù)層厚度選4A。該井田為獨立的聚煤盆地，周邊近百公里范圍內(nèi)沒有其他井工煤礦，無經(jīng)驗可循；評價對象為礦井的首采煤層的首采區(qū)，首采工作面亦為試采工作面，保護(hù)層厚度偏于保守性上限（4A）是合理的，保護(hù)系數(shù)分區(qū)閾值為（0，4）。

3.4 評價過程與評價結(jié)論

1）收集首采區(qū)及其附近的21 個鉆孔資料，從鉆孔柱狀圖上統(tǒng)計相關(guān)參數(shù)并填入表4，經(jīng)計算得到各含水層的保護(hù)系數(shù)（表4）。

表4 各含水層保護(hù)系數(shù)（Bs）Table 4 Protection coefficient of each aquifer (Bs)

2）“三區(qū)”劃分，據(jù)表4 數(shù)據(jù)繪制各含水層保護(hù)系數(shù)等值線圖，在等值線圖上劃分“三區(qū)”（圖4—圖6）。

圖4 第四系含水層評價成果Fig.4 Evaluation results of quaternary aquifer

3）評價結(jié)論。

第四系含水層：采高為3.0 m 時保護(hù)系數(shù)為28.6～87.1，采高為4.0 m 時保護(hù)系數(shù)為12.6～63.2，井下開采不會破壞第四系含水層，設(shè)計的7 個工作面均位于安全區(qū)內(nèi)（圖4）。

新近系含水層：采高為3.0 m 時，11101 工作面部分位于突水區(qū)內(nèi)，11102 工作面部分位于危險區(qū)內(nèi)；采高為4.0 m 時，突水區(qū)和危險區(qū)的范圍有所擴大，影響對象仍然是11101 工作面和11102 工作面，應(yīng)留做防水煤柱，禁止開采（圖5）。

圖5 新近系含水層評價成果Fig.5 Evaluation results of the Neogene aquifer

9 煤頂板含水層：采高為3.0 m 時，11101、11102、11103 等3 個工作面部分位于突水區(qū)或危險區(qū)，11104、11105 等2 個工作面部分危險區(qū)內(nèi)；采高為4.0 m 時，11101～11105 等5 個工作面部分位于突水區(qū)或危險區(qū)，11106、11107 等工作面部分位于危險區(qū)（圖6）。9 煤層頂板砂巖含水層段總體富水性弱，突水區(qū)或危險區(qū)需要采取措施預(yù)先疏干。

圖6 9 煤頂板含水層評價成果Fig.6 Evaluation results of roof aquifer in coal seam 9

11 煤頂板砂巖含水層為直接充水含水層，保護(hù)系數(shù)均小于0，開采前需要徹底疏干。

4 結(jié) 論

1）保護(hù)系數(shù)法評價煤層頂板水害風(fēng)險，本質(zhì)上是對《“三下”開采規(guī)范》中保護(hù)層概念的反向運用。把導(dǎo)水裂隙帶頂界面到上覆含水層之間的隔水巖層統(tǒng)稱為保護(hù)層，更符合“保護(hù)”一詞的科學(xué)內(nèi)涵。保護(hù)系數(shù)僅涉及保護(hù)層厚度和采高等2 個要素，計算公式簡單明了，評價方法簡單易行，適宜在生產(chǎn)單位推廣應(yīng)用。

2）《“三下”開采規(guī)范》（2017 版）附表4-3 的表頭文字表明，其評價對象為第四系松散含水層，以松散含水層下有無粘性土以及粘性土層厚度與采高的關(guān)系確定保護(hù)層厚度。對于基巖含水層以及老空水體下采煤等情形中如何確定保護(hù)層厚度，現(xiàn)行的規(guī)程規(guī)范中尚屬空白。本文借助泥巖與粘性土層都具有阻水功能這一共同特點，將基巖含水層（包括老空水體）下采煤的保護(hù)系數(shù)分區(qū)閾值設(shè)定為（0，4）是合理的；同時，礦山企業(yè)在生產(chǎn)實踐中可以進(jìn)一步探索本礦區(qū)的適用閾值。

3）根據(jù)保護(hù)系數(shù)和評價閾值，可將評價區(qū)劃分為突水區(qū)、危險區(qū)、安全區(qū)。當(dāng)含水層富水性為中等及以上時，“突水區(qū)”和“危險區(qū)”的內(nèi)涵更側(cè)重于安全性，這部分煤層一般作為防水煤柱留設(shè)；當(dāng)含水層富水性較弱、疏排經(jīng)濟時，“突水區(qū)”和“危險區(qū)”主要用來來指導(dǎo)疏放水工程設(shè)計，尤其適用于膨脹性軟巖條件。

4）保護(hù)系數(shù)評價法應(yīng)用于魯新煤礦首采煤層首采區(qū)頂板水害風(fēng)險評價，確定了第四系含水層不受采動影響，1101、1102 等2 個工作面因開采會影響到新近系含水層，應(yīng)作為防水煤柱留設(shè)；劃定了9 煤頂板含水層需要預(yù)先疏放水的區(qū)域。