第3講頂板水防治

1、第第3 3講講 頂板水防治頂板水防治 煤煤 炭炭 科科 學(xué)學(xué) 研研 究究 總總 院院 西西 安安 分分 院院主講人：靳德武主講人：靳德武 CCRI. XIAN BRANCH （1 1）頂板水害分類）頂板水害分類n地表水體（河、湖、海）地表水體（河、湖、海）全國各地均有，尤以東部居多全國各地均有，尤以東部居多n海下海下具有代表性的是山東黃縣早第三紀(jì)褐煤田，位于渤海具有代表性的是山東黃縣早第三紀(jì)褐煤田，位于渤海以下，煤層露頭直接與海底接觸；以下，煤層露頭直接與海底接觸；n湖下湖下魯西南、蘇西北微山湖、昭陽湖；魯西南、蘇西北微山湖、昭陽湖；n河下河下內(nèi)蒙元寶山煤礦在英金河和老哈河下采煤等內(nèi)蒙元寶山煤

2、礦在英金河和老哈河下采煤等 CCRI. XIAN BRANCH （1 1）頂板水害分類）頂板水害分類n巨厚松散含水層巨厚松散含水層我國東部分布較廣，如兩淮（淮南、淮北）煤田，石我國東部分布較廣，如兩淮（淮南、淮北）煤田，石炭二疊系煤系隱伏于厚度約炭二疊系煤系隱伏于厚度約100100 800m800m的新生界（第的新生界（第三系及第四系）松散層之下，煤層露頭直接與新生三系及第四系）松散層之下，煤層露頭直接與新生界底部接觸。界底部接觸。 CCRI. XIAN BRANCH （1 1）頂板水害分類）頂板水害分類n煤系頂板砂巖含水層煤系頂板砂巖含水層淮北蘆嶺礦、海孜礦、哈密礦、黃陵煤礦，煤層頂板淮北蘆

3、嶺礦、海孜礦、哈密礦、黃陵煤礦，煤層頂板賦存一定厚度的砂巖裂隙水，煤層頂板巖體導(dǎo)通含賦存一定厚度的砂巖裂隙水，煤層頂板巖體導(dǎo)通含水層水體，往往發(fā)生頂板水害事故。水層水體，往往發(fā)生頂板水害事故。 CCRI. XIAN BRANCH （1 1）頂板水害分類）頂板水害分類n煤系頂板灰?guī)r含水層煤系頂板灰?guī)r含水層n贛中豐城礦區(qū)龍?zhí)睹合档内M中豐城礦區(qū)龍?zhí)睹合档腃 C煤組煤層頂板上距煤組煤層頂板上距長興灰?guī)r長興灰?guī)r3 3 5m,5m,云莊礦試采云莊礦試采C C煤組時，頂板涌煤組時，頂板涌水量高達(dá)水量高達(dá)1900019000m m3 3/h/h，試采井被淹。，試采井被淹。 CCRI. XIAN BRANCH

4、n（2 2）典型頂板水害事故）典型頂板水害事故祁東煤礦四含突水淹井祁東煤礦四含突水淹井20012001年年1111月月2424日，皖北礦務(wù)局祁東煤礦東翼日，皖北礦務(wù)局祁東煤礦東翼-420-420水水平平3 32 22222傾斜長壁工作面，發(fā)生了第四系第四含水層傾斜長壁工作面，發(fā)生了第四系第四含水層特大突水淹井災(zāi)害，最大涌水量達(dá)特大突水淹井災(zāi)害，最大涌水量達(dá)16701670m m3 3/h/h，其突，其突水量之大，在全國第四系突水事例中也較為少見。水量之大，在全國第四系突水事例中也較為少見。 致使剛剛建成，年生產(chǎn)能力致使剛剛建成，年生產(chǎn)能力150150萬噸，準(zhǔn)備于萬噸，準(zhǔn)備于1212月月2626

5、日正式投產(chǎn)祁東礦整個礦井被淹。出水后對水質(zhì)、日正式投產(chǎn)祁東礦整個礦井被淹。出水后對水質(zhì)、水溫、水溫、“四含四含”長觀孔資料進(jìn)行了分析對比，分析長觀孔資料進(jìn)行了分析對比，分析突水水源應(yīng)為突水水源應(yīng)為“四含四含”水。導(dǎo)水通道可能是隱伏垂水。導(dǎo)水通道可能是隱伏垂向?qū)芽p帶和古河床切割深溝。向?qū)芽p帶和古河床切割深溝。 CCRI. XIAN BRANCH n（3 3）頂板水防治方法）頂板水防治方法安全開采深度的確定安全開采深度的確定安全開采上限安全開采上限, ,一般是指在某一最小深度下開采時一般是指在某一最小深度下開采時, ,覆巖破覆巖破壞所形成的冒落帶或?qū)严稁Р徊暗礁缓畬踊虻乇韷乃纬傻?/p>

6、冒落帶或?qū)严稁Р徊暗礁缓畬踊虻乇硭w水體, ,井下不發(fā)生突水或涌水量增加不大井下不發(fā)生突水或涌水量增加不大, ,能保證安全開采能保證安全開采的這個深度。其實(shí)質(zhì)就是安全開采的上限問題。的這個深度。其實(shí)質(zhì)就是安全開采的上限問題。 安全開采深度的確定安全開采深度的確定從水體底部或富含水層底板往下算起，煤巖柱的下邊界線，從水體底部或富含水層底板往下算起，煤巖柱的下邊界線，即為安全開采上限。即為安全開采上限。 安全開采深度的確定安全開采深度的確定安全開采深度的確定，都是在確定覆巖冒落帶和裂隙帶的安全開采深度的確定，都是在確定覆巖冒落帶和裂隙帶的最大高度的基礎(chǔ)上，再加上一定厚度的保護(hù)層，這個數(shù)值最

7、大高度的基礎(chǔ)上，再加上一定厚度的保護(hù)層，這個數(shù)值作為需要留設(shè)的煤巖柱的高度。作為需要留設(shè)的煤巖柱的高度。 頂板三帶劃分示意圖 1 - 不 規(guī) 則 冒 落 ； 2 - 規(guī) 則 冒 落 ； 3 - 嚴(yán) 重 開 裂 ； 4 - 一 般開 裂 ； 5 - 微 小 開 裂 ； 6 - 冒 落 帶 ； 7 - 導(dǎo) 水 裂 隙 帶 ； 8 -整 體 移 動 帶 ； 9 - 破 壞 性 影 響 區(qū) ； 1 0 - 非 破 壞 性 影 響 區(qū)采 空 區(qū) 頂 板 破 壞 及 其 分 帶 示 意 圖(1 0 )(9 )(6 )(7 )(8 )(5 )(4 )(3 )(2 )(1 )覆巖破壞高度（冒落帶和裂隙帶）的確

8、定，通常采用覆巖破壞高度（冒落帶和裂隙帶）的確定，通常采用：實(shí)測法：如沖洗液消耗法、孔間透視法等；實(shí)測法：如沖洗液消耗法、孔間透視法等；經(jīng)驗(yàn)經(jīng)值換算法：冒落帶和裂隙帶的高度與總采厚的比值；經(jīng)驗(yàn)經(jīng)值換算法：冒落帶和裂隙帶的高度與總采厚的比值；經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法：斯列薩列夫公式、理論經(jīng)驗(yàn)公式；經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法：斯列薩列夫公式、理論經(jīng)驗(yàn)公式；不同礦區(qū)根據(jù)對實(shí)際觀測資料的分析推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式；不同礦區(qū)根據(jù)對實(shí)際觀測資料的分析推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式；彈塑性數(shù)值模擬。彈塑性數(shù)值模擬。 超前預(yù)疏干超前預(yù)疏干 地面井群疏干地面井群疏干: :適用于含水層埋藏較淺的情形。常適用于含水層埋藏較淺的情形。常用于露天疏干以及礦井局

9、部地段的疏干。其特點(diǎn)是用于露天疏干以及礦井局部地段的疏干。其特點(diǎn)是疏干井排必須隨著采煤工作面的前進(jìn)而不斷向前推疏干井排必須隨著采煤工作面的前進(jìn)而不斷向前推進(jìn)，其疏干效果取決于疏干范圍內(nèi)含水層水位的有進(jìn)，其疏干效果取決于疏干范圍內(nèi)含水層水位的有效降深能否達(dá)到或接近含水層的底板，其殘余水頭效降深能否達(dá)到或接近含水層的底板，其殘余水頭能否給采煤造成危害。能否給采煤造成危害。 開鑿專門疏干巷道開鑿專門疏干巷道：此法適用于某一固定部位（如露天礦：此法適用于某一固定部位（如露天礦的非工作幫）的疏干或斷面截流。如疏干對象是松散砂層，的非工作幫）的疏干或斷面截流。如疏干對象是松散砂層，則巷道應(yīng)開在砂層底板基巖

10、中，然后用直通式過濾器或打則巷道應(yīng)開在砂層底板基巖中，然后用直通式過濾器或打入式過濾器疏干巷道頂部的含水砂層。如疏干對象是基巖入式過濾器疏干巷道頂部的含水砂層。如疏干對象是基巖含水層（例如石灰?guī)r），則疏干巷道可直接開鑿在基巖含含水層（例如石灰?guī)r），則疏干巷道可直接開鑿在基巖含水層中。水層中。在條件允許時還可以利用運(yùn)輸巷道或通風(fēng)巷道兼作疏干巷在條件允許時還可以利用運(yùn)輸巷道或通風(fēng)巷道兼作疏干巷道。這種疏干方法的優(yōu)點(diǎn)在于水位降低大、疏干效果好、道。這種疏干方法的優(yōu)點(diǎn)在于水位降低大、疏干效果好、管理費(fèi)用低，一次建成后長期有效，且不受含水層埋藏深管理費(fèi)用低，一次建成后長期有效，且不受含水層埋藏深度的限制

11、。缺點(diǎn)是一次性投資較大，且不能隨著采煤工作度的限制。缺點(diǎn)是一次性投資較大，且不能隨著采煤工作面的推進(jìn)而移動。面的推進(jìn)而移動。 利用采煤準(zhǔn)備巷道超前疏干利用采煤準(zhǔn)備巷道超前疏干：此法適用于采區(qū)工作面的疏：此法適用于采區(qū)工作面的疏干。根據(jù)超前疏干時間的需要，提前掘進(jìn)采煤準(zhǔn)備巷道，干。根據(jù)超前疏干時間的需要，提前掘進(jìn)采煤準(zhǔn)備巷道，在工作面前方巷道中打頂板放水鉆孔群，先疏干頂板含水在工作面前方巷道中打頂板放水鉆孔群，先疏干頂板含水層、后進(jìn)行采煤。隨著工作面的推進(jìn)，疏干巷道和放水鉆層、后進(jìn)行采煤。隨著工作面的推進(jìn)，疏干巷道和放水鉆孔群亦不斷超前延伸。這種方法簡單易行、效果可靠，費(fèi)孔群亦不斷超前延伸。這種方法簡單易行、效果可靠，費(fèi)用也較低，故廣泛應(yīng)用于采區(qū)頂板含水層及頂板流砂層的用也較低，故廣泛應(yīng)用于采區(qū)頂板含水層及頂板流砂層的疏干。疏干。 多井聯(lián)合疏干多井聯(lián)合疏干：如頂板含水層分布范圍較廣，補(bǔ)給水量較：如頂板含水層分布范圍較廣，補(bǔ)給水量較大，一井疏干難以奏效，且水量過大難以承受時，可同時大，一井疏干難以奏效