香蕉视频在线观看www_亚洲精品成人av观看_九九九九九热_日韩精品一区二区三区中文无码_a视频在线免费观看_久久成人影院精品777_中文字幕7_乱人伦视频中文字幕_自拍偷拍国产视频_日本黄色录像_日韩高清网站_人人澡人人射

    底板水問題在我國(guó)煤礦產(chǎn)生過程中非常突出、非常普遍，涉及我國(guó)大部分煤田。包括華北、華南的大部分晚古生代煤田及個(gè)別的中生代及新生代煤田。其涉及范圍之廣，水量之大，危害之重，世界罕見。影響煤層底板突水的因素很多，高壓水頭是引起突水的一個(gè)重要條件，位于煤層底板的含水層，采掘工作面一般不能直接揭露，其中間隔有不透水或弱透水的巖層承壓水，要進(jìn)入采掘空間必須要有一定的力來突破隔水層或沖刷弱水透水層的裂隙；地質(zhì)構(gòu)造，如斷層和陷落柱等，這些會(huì)使巖體強(qiáng)度降低，阻水能力減弱，涌水通道發(fā)育；巖層結(jié)構(gòu)與巖性特征，如巖體的強(qiáng)度、完整性和隔水與阻水性能；力學(xué)作用，如原巖應(yīng)力大小、方向，開采活動(dòng)引起的圍巖應(yīng)力重新分布和結(jié)構(gòu)面再擴(kuò)展；承壓水對(duì)巖體的物理、力學(xué)和化學(xué)作用等。

    1控制煤層底板突水的主要作用力

    影響煤層底板突水的主要作用力很多，從力學(xué)觀點(diǎn)來看主要有：①煤層底板下伏含水層的水頭壓力，包括動(dòng)壓和靜壓；②礦山動(dòng)壓力和靜壓力；③地應(yīng)力；④煤層底板與下伏含水層之間的相對(duì)隔水層的重力；⑤相對(duì)隔水層的巖體強(qiáng)度。

    動(dòng)壓包括頂板冒落時(shí)巖塊對(duì)底板的沖擊力、采煤機(jī)械或放炮的震動(dòng)力等，這些對(duì)底板突水起誘發(fā)作用。水頭壓力和礦山壓力起到破壞隔水層底板，促使底板突水的作用力；而隔水底板的策略和強(qiáng)度則是維護(hù)底板完整、抑制底板突水的約束力。當(dāng)約束力足以平衡作用力時(shí)，底板保持穩(wěn)定，不致發(fā)生底鼓和突水；否則不可能發(fā)生災(zāi)害。

    2煤層開采對(duì)底板的破壞及突水的形成條件

    2.1采動(dòng)對(duì)底板破壞作用

    （1）應(yīng)力狀態(tài)的改變。當(dāng)工作面從開切眼開始回采之后，采面圍巖應(yīng)力將發(fā)生變化。隨著工作面的推進(jìn)，煤層底板前方處于支承壓力作用而壓縮。工作面推過后，應(yīng)力釋放，底板處于膨脹狀態(tài)。隨著頂板的冒落，采空區(qū)冒落矸石的壓實(shí)，工作面后方一定距離的底板以恢復(fù)到原巖應(yīng)力狀態(tài)。由于工作面是在不斷推進(jìn)的過程中，所以，底板處于壓縮——膨脹——再壓縮的狀態(tài)。而在壓縮與膨脹變形的過渡區(qū)，底板最易發(fā)生破壞。在開切眼附近，豎向應(yīng)力集中程度最高，底板容易發(fā)生變形及產(chǎn)生裂隙。在上、下出口附近煤層的底板不僅受到支承壓力的影響，而且受靜壓力的影響，因此，沿上、下出口附近底板的采動(dòng)裂隙比較發(fā)育，易形成突水點(diǎn)。而在上、下出口與開切眼處，突水的幾率則更大。在工作面停采線處，由于沒有動(dòng)壓的影響，底板的變形及破壞程度較小。發(fā)生突水的可能性不大。

    （2）結(jié)構(gòu)面的再擴(kuò)展。工程采動(dòng)能夠引發(fā)原結(jié)構(gòu)面的再次擴(kuò)展。由于結(jié)構(gòu)面本身物理性狀的差異性，其擴(kuò)展后導(dǎo)水性能不盡相同，根據(jù)涌水量的變化情況，裂隙受采動(dòng)的程度可劃分為五種基本類型：①增大型，裂隙受到短軸方向拉伸、長(zhǎng)軸方向壓縮的礦壓作用，充填物少；松散受力后裂隙逐漸張開，涌水量逐漸增大；②下降型，裂隙受到短軸方向壓縮、長(zhǎng)軸方向拉伸拉礦壓作用，充填物多；受力后裂隙壓縮，涌水量逐漸減少；③裂隙走向與礦壓作用方向成一定的角度，受力不均，充填物較多，涌水量時(shí)大時(shí)小，但總的趨勢(shì)是下降型；④裂隙走向與礦壓作用方向成一定的角度，受力不均，充填物較少，涌水量在工作面后方趨于穩(wěn)定；⑤裂隙受到雙向壓縮的礦壓作用，充填物少，受力后基本不產(chǎn)生變形，涌水量呈穩(wěn)定型。

    （3）采動(dòng)裂隙帶的形成。由于采動(dòng)礦壓和水的作用，在底板采動(dòng)破壞深度范圍內(nèi)，底板巖層中一般產(chǎn)生3種裂隙：①豎向張裂隙，分布在緊靠煤層底板的最上部，是底板膨脹時(shí)層向張力破壞所形成的張裂隙；②層向裂隙，主要巖層面以離層形式出現(xiàn)，一般在底板淺部較發(fā)育，它是在采煤工作面推進(jìn)過程中底板受礦壓作用，反向位移沿層向薄弱結(jié)構(gòu)面離層所致；③剪切裂隙，一般為兩組，以60°左右分別反向交叉分布。這是由于采空區(qū)與煤壁及采空區(qū)頂板冒落在受壓區(qū)巖層反向受力剪切形成。

    上述三種裂隙嚴(yán)重破壞了底板巖體的完整性，當(dāng)它們與含水層（或承壓水導(dǎo)升帶或?qū)當(dāng)鄬樱贤ǎl(fā)生底板突水。底板巖體的破壞深度與程度主要與采場(chǎng)礦壓大小和礦壓顯現(xiàn)劇烈程度以及底板特征有關(guān)。其中前者的影響因素有：開采深度、直接頂厚度及采高，煤層傾角，工作面尺寸大小以及頂板巖性與結(jié)構(gòu)等；后者的影響因素有底板巖性、巖體結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征等。

    2.2突水形成條件

    自20世紀(jì)80年代以來，多項(xiàng)突水機(jī)理的觀點(diǎn)先后問世，其中較為流行的觀點(diǎn)之一是“下三帶”理論。
    Ⅱ、Ⅲ帶雖有一定的阻水作用，但起主要保護(hù)作用的是Ⅱ帶。如果由于開采礦壓破壞和水壓的導(dǎo)升作用，造成Ⅱ帶消失或變薄，或由于構(gòu)造產(chǎn)生水力通道，或由于底板厚度很薄等，都會(huì)發(fā)生突水事故。

    在開采礦壓作用下，通常有以下4種型式形成突水通道：①在開采礦壓作用下，底板破壞帶h1涉及到承壓水導(dǎo)升帶h3，或h1涉及到承壓含水層（無導(dǎo)升帶h3時(shí)），礦壓產(chǎn)生的底板破壞帶使原巖裂隙結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生不同程度的擴(kuò)張、延展，在底板中產(chǎn)生了具有連通性的裂隙結(jié)構(gòu)面，具有一定壓力的承壓水沿著裂隙上升，沖刷結(jié)構(gòu)面，使裂隙軟化、蝕擴(kuò)，逐漸形成較大的突水通道，造成突水。②在開采礦壓作用下，底板破壞帶h1與承壓水導(dǎo)升帶h3，或h1與承壓含水層（無導(dǎo)升帶h3時(shí)）之間的距離h2小于保護(hù)帶的安全厚度（h2）時(shí)，隨著開采跨度的增大，承壓水將突破底板巖梁進(jìn)入工作面。③在開采礦壓作用下，所留斷層隔離煤柱被壓碎，通過斷層面或斷層破壞帶的壓水突破煤柱進(jìn)入工作面。因此，保留足夠?qū)挾鹊母綦x煤柱，使之不被開采礦壓破壞是防止承壓水進(jìn)入工作面的關(guān)鍵問題之一。④在開采礦壓作用下，通過斷層面或斷層破壞帶的承壓水與底板h1連能發(fā)生突水。這一通道形成的條件將涉及煤層底板破壞深度和煤層支承壓力高峰的位置及向底板延伸的方位。為了防止承壓水從底板破壞區(qū)進(jìn)入工作面，必須使破壞深度線和剪切破壞延伸線的交點(diǎn)與斷層保持一個(gè)足夠安全的的距離。

    3開采對(duì)底板破壞深度計(jì)算

    目前，我國(guó)普遍采用突水系數(shù)衡量承壓開采時(shí)煤層底板突水的危險(xiǎn)性，突水系數(shù)越大，突水危險(xiǎn)性越大。突水系數(shù)可用公式表示為

    T s=p /(m- hp)

    式中 T s——突水系數(shù)；

    　　　p——承壓水壓力；

    　　　m——底板保護(hù)層厚度；

    　　　hp——采動(dòng)破壞帶深度。

     其中p,d兩個(gè)指標(biāo)容易準(zhǔn)確獲取，而hp值不宜準(zhǔn)確獲取。hp值的確定通常采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、經(jīng)驗(yàn)估算、理論計(jì)算等多種手段。一般情況下可分為下列三種情況。

    （1）理論計(jì)算。采用下列理論公式，比較其結(jié)果，取其最大值。

    h1＝1.57γ2H2L/4R2c,

    h1＝(n+1)H/2π(cotΦ0-π/2+Φ)- σ/γtanΦ0-mH,

    h1＝0.015HcosΦ0/2cos(л/4+Φ0/2)?exp[л/4+Φ0/2]tanΦ0，

    式中 h1——底板采動(dòng)破壞深度，m；

     m——最大支承壓力系數(shù)；

     γ——底板巖體平均容重，kg/m3；

     H——采深，m；

     L——工作面斜長(zhǎng)，m；

     σ——底板巖體平均內(nèi)聚力，MPa；

     Φ0——底板巖體平均內(nèi)摩擦角，（°）

    （2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)通常采用鉆孔抽（放）水試驗(yàn)及其它探測(cè)手段確定破壞深度。根據(jù)全國(guó)已有的工作面底板破壞深度的實(shí)測(cè)資料，通過對(duì)各種因素的對(duì)比分析，選取開采深度、煤層傾角、巖石強(qiáng)度和工作面斜長(zhǎng)等4個(gè)主要因素，進(jìn)行了多元回歸分析，得到底板破壞深度的回歸公式為（復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.95）：

    h1＝0.111L＋0.006H＋4.541σc -0.009α-2.40

    式中 σc ——巖石單軸軸抗壓強(qiáng)度，MPa；

     α——煤層傾角（°）

    （3）經(jīng)驗(yàn)估算。計(jì)算通常采用的經(jīng)驗(yàn)公式為：

     h1＝0.7007＋0.1079L

    4 結(jié) 語

    （1）從時(shí)間上看，突水多發(fā)生在采面初次來壓期間，在正常推進(jìn)中二次或周期來壓前局部空頂距過大時(shí)也易突水。

    （2）從位置上看，多數(shù)突水點(diǎn)離切眼的距離為初次來壓的步距或周期來壓步距附近，特別是在初次來壓步距的附近。突水時(shí)工作面從切眼煤壁推進(jìn)的距離一般為20～70m。而且決大多在40m以內(nèi)。在工作面傾斜位置上，多發(fā)生在工作面上巷附近。

    （3）從推進(jìn)速度來看，采面推進(jìn)速度慢較易突水，采面突然停止推進(jìn)處也易形成突水。

    （4）從隔水層厚度來看，一般為20～40m，而開采礦壓對(duì)煤層底板的破壞深度一般為6～20m。

    帶壓開采導(dǎo)致突水的原因是多方面的，而地質(zhì)構(gòu)造是突水的控制因素；礦山壓力是觸發(fā)與誘導(dǎo)因素，起到橋梁的作用；含水層的富水性和水壓是前提條件（即物質(zhì)基礎(chǔ)），決定突水量的大小和速度；而底板隔水層對(duì)突水起抑制作用。在特定的水文地質(zhì)條件下，對(duì)突水起關(guān)鍵作用的是開采礦壓和地質(zhì)構(gòu)造。