【正文】 一、覆巖破壞規(guī)律研究的目的 ?采掘工作面支護(hù)參數(shù)及井巷煤柱的合理留設(shè)； ?水體下煤層開(kāi)采可行性評(píng)價(jià)及開(kāi)采上限合理確定； ?煤層群上行開(kāi)采的可能性和安全性評(píng)價(jià)； ?高瓦斯、易自燃近距離煤層開(kāi)采防滅火措施制定； ?“雙突”礦井瓦斯預(yù)抽范圍及解放層的選?。? ?采礦權(quán)重疊礦井安全評(píng)價(jià)。目前應(yīng)用比較廣泛的理論或假說(shuō)： ?拱形垮落理論： ?懸梁（或懸板）垮落理論： ?垮落巖塊碎脹充填理論： ?垮落巖塊鉸接理論： 三、覆巖破壞與采動(dòng)影響 ?采動(dòng)影響引起覆巖移動(dòng)變形和破壞 ?采動(dòng)影響是指回采引起的圍巖活動(dòng)現(xiàn)象及造成的種種損害，包括： ?采動(dòng)后巖層（巖體）和地表的應(yīng)力變化； ?采動(dòng)后巖層（巖體）和地表整體性移動(dòng)； ?采動(dòng)后巖層（巖體）和地表垮落開(kāi)裂性破壞。 36~54176。 破壞特點(diǎn)： ?垮落巖體呈反漏斗形狀； ?單次垮落的面積大； ?垮落范圍小于開(kāi)采范圍； ?地表下沉均勻，周邊裂隙寬度達(dá)，深不見(jiàn)底。 破壞特點(diǎn)： ?近煤層的頂板巖層受到破壞、遠(yuǎn)離煤層的頂板巖層不受到破壞； ?采空區(qū)周?chē)迓涓叨刃?，中央垮落高度大，?lèi)似拱形； ?垮落有時(shí)瞬時(shí)發(fā)生，有時(shí)是逐次發(fā)生； 產(chǎn)生條件： ?開(kāi)采范圍小或巷道掘進(jìn)時(shí)； ?長(zhǎng)壁開(kāi)采初次放頂時(shí)； ?垮落條帶法開(kāi)采； ?急傾斜煤層回采區(qū)段的傾斜及走向長(zhǎng)度較小?？迓鋷虏繛椴灰?guī)則垮落。 ? 高度控制因數(shù)。 ? 破壞高度與開(kāi)采空間與時(shí)間關(guān)系：破壞高度隨開(kāi)采空間擴(kuò)大而向上發(fā)展，達(dá)到最大高度之后，不再發(fā)展，并隨時(shí)間推移，巖層趨于穩(wěn)定。巖層在自上而下沿層面法向彎曲，在水平處于雙向受壓，當(dāng)巖性較軟時(shí)，隔水性能增強(qiáng)。盆地邊緣往往要出現(xiàn)長(zhǎng)裂隙，其深度 35m，一般小于 10m。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)：長(zhǎng)壁全陷開(kāi)采緩傾斜煤層，當(dāng)工作面初次放頂后，不再出現(xiàn)垮落拱，其形態(tài)與煤層傾角有關(guān)。 。其特點(diǎn)： ? 采空區(qū)四周邊界略高。 馬鞍形產(chǎn)生原因 ： ?煤層傾角小。 中傾斜煤層覆巖破壞范圍最終形態(tài) （ 36176。而采空區(qū)上部，由于垮落巖塊的流失，等于增加了開(kāi)采空間，故破壞高度大。 ≤α ≤90176。采空區(qū)上部、邊界煤柱片幫、破碎、抽冒，使垮落帶和裂隙帶急劇向上發(fā)展。 覆巖巖性 單向抗壓強(qiáng)度 (MPa) 主要巖石名稱(chēng) 堅(jiān)硬巖石： 中硬巖石： 軟弱巖石： 極軟巖石： 40~80 20~40 10~20 10 石英砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)頁(yè)巖、礫巖 砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、砂石頁(yè)巖、頁(yè)巖 泥巖、泥質(zhì)砂巖 鋁土巖、風(fēng)化泥巖、粘土、砂質(zhì)粘土 采高及厚煤層分層次數(shù) 一次采全高或厚煤層分層初次開(kāi)采時(shí)“兩帶”高度與采高呈近似直線關(guān)系，水平至傾斜厚煤層分層開(kāi)采或近距離煤層群重復(fù)開(kāi)采條件下“兩帶”高度隨分層次數(shù)的增加呈分式函數(shù)的關(guān)系增長(zhǎng)，其增加的幅度越來(lái)越小。 分層號(hào) 地表最大下沉速度 （ mm/d） 地表出現(xiàn)最大下沉速度時(shí)，地表下沉值占最終下沉值的比例（ %） 地表最大下沉速度點(diǎn)離工作面的水平距離（ m） 導(dǎo)水裂縫帶發(fā)展到最大高度的時(shí)間（ d） 第一分層 第二分層 第三分層 20 54 55 30~35 10~15 10~15 15~30 5~10 5~10 采煤方法和頂板管理方法 采煤方法和頂板管理方法是控制覆巖破壞性影響最大高度的重要因素。 全部陷落法是采用最普遍的，使覆巖破壞最嚴(yán)重的一種頂板管理方法。堅(jiān)硬覆巖，比中硬要長(zhǎng)一些，軟弱覆巖，比中硬要短一些。 近水平、緩傾斜煤層覆巖破壞最大高度計(jì)算 為實(shí)際應(yīng)用方便及統(tǒng)一起見(jiàn)，均以開(kāi)采上限（或回風(fēng)巷頂）至兩帶形態(tài)曲線的最高點(diǎn)作為兩帶的高度。 △上、下兩層煤的最小垂距小于下層煤的垮落帶高度。 121 2 2 12ZhM M My????? ? ?????1 2 1 2ZM M M? ??上、下煤層綜合開(kāi)采厚度 式中： M1—— 上煤層開(kāi)采厚度； M2—— 下煤層開(kāi)采厚度； h1— 2—— 上、下層煤距離； y2—— 下煤層冒高與采厚之比。說(shuō)明隨著采厚的增加，綜放開(kāi)采導(dǎo)水裂縫帶最大高度增加更快。僅就受河流影響來(lái)看，就有 200多個(gè)礦井受百余條大小河流威脅，大、小湖泊、水庫(kù)等對(duì)近 100個(gè)礦井安全開(kāi)采構(gòu)成了威脅，因此，我國(guó)所有產(chǎn)煤大省、市均面臨著水體下壓煤?jiǎn)栴}，給我國(guó)煤炭生產(chǎn)的迅速發(fā)展造成了巨大影響。因此，研究覆巖移動(dòng)破壞規(guī)律，特別是能夠?qū)牧芽p帶的高度及其分布形態(tài)至關(guān)重要。 本來(lái)水體下開(kāi)采時(shí)的保護(hù)對(duì)象主要是礦井本身（在需要時(shí)才考慮水體及其附屬設(shè)施的保護(hù)），但是為了達(dá)到保護(hù)礦井的目的，卻不得不保護(hù)本身并不一定有保護(hù)價(jià)值的水體和水體下方的巖層塊段。 我國(guó)水體下開(kāi)采概況 我國(guó)從上世紀(jì) 50年代開(kāi)始，進(jìn)行了水體下頂水開(kāi)采的試驗(yàn)研究。在我國(guó)的湖下、河下、水庫(kù)下，含水層下進(jìn)行了大量的開(kāi)采實(shí)踐。 ? 擬合出用分?jǐn)?shù)函數(shù)預(yù)計(jì) “ 兩帶 ” 高度的經(jīng)驗(yàn)公式 針對(duì)不同的巖性，擬合出了兩套相對(duì)應(yīng)的垮落帶、導(dǎo)水裂縫帶，即所謂 “ 兩帶 ” 的計(jì)算公式。對(duì)不同采動(dòng)等級(jí)的水體，必須采用留設(shè)相應(yīng)的安全煤巖柱的措施。 4)地質(zhì)、開(kāi)采技術(shù)條件較好，并在有條件采用開(kāi)采技術(shù)措隨及其他措施后，水體與設(shè)計(jì)開(kāi)采界限 (煤層 )之間的最小距離能滿(mǎn)足第 50條表中各水體采動(dòng)等級(jí)要求留設(shè)的相應(yīng)類(lèi)型安全煤(巖 )柱尺寸。 3)水體與設(shè)計(jì)開(kāi)采界限 (煤層 )之間無(wú)足夠厚度的良好隔水層，但采用充填法或條帶法等開(kāi)采方法可使頂板導(dǎo)水裂 縫帶高度或底板采動(dòng)導(dǎo)水破壞帶深度不達(dá)到水體的。 四 . 影響水體下安全開(kāi)采的因素 水體類(lèi)型及與開(kāi)采煤層的相對(duì)位置 地表水體：如江河湖海、水庫(kù)坑塘；地下的孔隙水體、基巖裂隙水體、灰?guī)r巖溶水體 防水煤巖柱含、隔水性及結(jié)構(gòu) 含、隔水層的劃分：土層中粘土（粒徑小于 ）大于 30%，防水性良好；巖層中泥巖、頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖防水性好；巖層中軟巖隔水性好，泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖隔水性。對(duì)于厚松散層底部為極弱含水層或可以疏干的含水層，允許波及，同時(shí)允許垮落帶波及。 1 、 應(yīng)留設(shè)安全煤巖柱的水體類(lèi)型 “三下”采煤規(guī)程第三章第 43條對(duì)水體下安全煤巖柱的留設(shè)規(guī)定的同時(shí)，也強(qiáng)調(diào)了水體下只要按照規(guī)程規(guī)定留設(shè)了安全煤巖柱，就允許水體下壓煤進(jìn)行開(kāi)采或試采。 防塌安全煤巖柱。其垂高（ Ht）等于或接近于垮落帶的最大高度（ Hm）即 Ht≈Hm 防水安全煤巖柱保護(hù)層厚度 防砂安全煤巖柱保護(hù)層厚度 急傾斜煤層防水及防砂煤巖保護(hù)層厚度 七 . 水體下采煤井下安全技術(shù)措施 ? 擇優(yōu)開(kāi)采 先采遠(yuǎn)離水體，后采臨近水體煤層；先采隔水層厚的，后采隔水層薄的煤層；先采深部后采淺部煤層；先采地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，后采地質(zhì)條件復(fù)雜煤層。 ? 充填法、部分開(kāi)采 水體下開(kāi)采典型案例分析 我國(guó)水體下開(kāi)采實(shí)踐 中國(guó)海下采煤 龍口礦區(qū) :中國(guó)海下采煤夢(mèng)開(kāi)始的地方； 龍口礦區(qū) :中國(guó)海下采煤夢(mèng)想成真的地方。國(guó)外海下采煤有著悠久的歷史，英國(guó)早在 1560年就已開(kāi)始開(kāi)采海底煤田，日本于 1863年在長(zhǎng)崎縣高島礦建了一座深 45m的豎井開(kāi)采海底煤田，加拿大海下采煤始于 1874年。當(dāng)采用長(zhǎng)壁或房柱式開(kāi)采時(shí)，英國(guó)、日本規(guī)定第四系粘土層厚度小于5m時(shí)，采深應(yīng)大于 105m，其采深采厚比約為 60，英國(guó)還規(guī)定煤系地層厚度應(yīng)大于 60m；在第四系粘土層厚度大于 5m時(shí)，采深應(yīng)大于 70m。日本海下采煤積累了許多經(jīng)驗(yàn)，并制定了許多海下采煤的法律法規(guī)。而較少采用長(zhǎng)壁法進(jìn)行海下采煤，且對(duì)允許采用長(zhǎng)壁法的開(kāi)采條件制定了較為嚴(yán)格的規(guī)定（見(jiàn)表 11）。 表 12 國(guó)外海下房柱法采煤最小覆蓋層厚度的規(guī)定 國(guó) 家 允許部分開(kāi)采的最小覆蓋層厚度（ m） 規(guī)定形式 備 注 英國(guó) 60 命令（國(guó)家煤炭局） 僅用于部分開(kāi)采 澳大利亞 46 指南（州政府） 僅用于部分開(kāi)采 日本 93 法規(guī) 僅用于部分開(kāi)采 智利 70 命令（礦山指導(dǎo)處） 僅用于部分開(kāi)采 加拿大（新斯科舍） 55 命令（皇家法案） 僅用于部分開(kāi)采 國(guó)外海下采煤基巖面變形的規(guī)定 ?國(guó)外海下采煤在對(duì)允許開(kāi)采煤層的覆蓋層厚度做出規(guī)定的同時(shí)，更進(jìn)一步地對(duì)基巖面變形量做出規(guī)定。新南威爾士煤田得出的確定海床最大拉伸變形值的普遍公式： ? 式中， Emax為最大拉伸變形值， mm/m；K是由觀測(cè)結(jié)果求出的系數(shù)為 ； Smax為大范圍全部回采的最大下沉值，由觀測(cè)結(jié)果求出為 ， M為煤層采厚； D為基巖厚度。實(shí)際上進(jìn)行海下采煤，首要的是嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)法律條文和國(guó)家煤炭局的有關(guān)規(guī)定，其次是在覆巖厚度小的地段按規(guī)定將長(zhǎng)壁開(kāi)采改為短壁、房柱或條帶開(kāi)采，一般不采用充填開(kāi)采。掘進(jìn)工作面推進(jìn)到離超前鉆孔孔底5m時(shí)，應(yīng)重新鉆孔。礦區(qū)海域煤田是陸地煤田的延伸。巖層走向 NE，傾向 SE，傾角 1~10?。該面于 2022年 7月 1日正式投產(chǎn)，截止到 2022年 12月31日已推進(jìn) 631m，安全采出煤炭 t，預(yù)計(jì)該面采至 2022年 6月底結(jié)束。由于亂采濫挖，使國(guó)有煤礦失去了安全生產(chǎn)的基本條件，加之企業(yè)虧損嚴(yán)重，經(jīng)梅州市同意，將原四望嶂礦務(wù)局開(kāi)采范圍和有關(guān)資產(chǎn)有償轉(zhuǎn)讓給民營(yíng)企業(yè)繼續(xù)經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)，并重新規(guī)劃為大徑里、梨樹(shù)坑、東興、大興、大窩里和上豐煤礦 6對(duì)礦井，大興煤礦是其中的一個(gè)礦井。 二、大興煤礦概況 大興煤炭位于梅州市的興寧市黃槐鎮(zhèn)，在興寧市和平遠(yuǎn)縣交界處，南距興寧市 44km，北距平遠(yuǎn)縣 22km，東南距梅縣64km。以上部水淹區(qū)估算積水體積為 1500萬(wàn)～ 2022萬(wàn)立方米，對(duì)礦井開(kāi)采形成極大威脅。主斜井由地面 +282m至－ 55m水平，第一級(jí)暗斜井由 55m水平至 290m水平，第二級(jí)暗斜井由 290m水平至 480m水平。 提升運(yùn)輸系統(tǒng) 大興煤礦采用三級(jí)提升，井下平巷采用人力推車(chē)； 480m水平煤炭通過(guò)第二級(jí)暗斜井提升到 290m水平，由第一級(jí)暗斜井分別提升到 55m水平或 +42m水平，再由主、副井分別提升到地面；材料和設(shè)備下放與煤炭運(yùn)輸方向相反。 積水區(qū)下部的煤炭開(kāi)采形成 2022年 5月大興煤礦（原永豐煤礦）委托北京煤炭設(shè)計(jì)研究院編制完成了 《 永豐煤炭延深方案設(shè)計(jì) 》 和 《 防水閘墻施工計(jì)算咨詢(xún) 》 ，該設(shè)計(jì)從 180m水平至 290m水平留設(shè)垂高 110m防水隔離煤柱，延深開(kāi)采積水區(qū)下深部煤炭資源。 14時(shí)，水已漲至離主井口 80m（斜長(zhǎng)），此時(shí)水位為 +245m。省政府主要領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)趕赴現(xiàn)場(chǎng)，組織搶險(xiǎn)救災(zāi)工作，立即成立大興煤礦特大透水水害事故現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)救援指揮部，迅速啟動(dòng)重特大安全事故應(yīng)急預(yù)案。 六、特大水害事故的分析 事故類(lèi)別是一起透水事故，主要依據(jù)是： ① 2022年 8月 7日 14時(shí)，主井被淹至 +245m，突水量大且迅猛； ② 事故發(fā)生后， +262m平硐水流突然斷流， 8月 12日 22時(shí)，+262m平硐水位為 +，水位下降 ，說(shuō)明 180m以上老空水淹區(qū)的積水潰入大興煤礦。 一、煤層抽冒調(diào)查情況 據(jù)礦井生產(chǎn)資料顯示，水害事故礦井東翼 290m石門(mén)東側(cè)四煤厚度 3～ 4m，傾角大約 75o，較松散，小斷層發(fā)育，易發(fā)生抽冒，在 290m水平石門(mén)東側(cè)約 35m處，四煤回采曾發(fā)生抽冒；在同一位置 320m水平石門(mén)以東 2個(gè)反眼，反眼長(zhǎng)約 100m和 360m水平暗斜井以東 4個(gè)反眼，四煤也均發(fā)生了抽冒，此外，東翼 400m石門(mén)以東 150m處，也發(fā)生過(guò)四煤大規(guī)模抽冒，其抽冒煤量約 3000t，抽冒后，在 360m水平巷道向下能看見(jiàn)寬 8m、深 10m的大坑，向上可看見(jiàn) 2～ 3m的抽冒帶， 2～ 3個(gè)月后，該地點(diǎn)再次發(fā)生抽冒，原塌陷大坑被抽冒的四煤所充填，且塌陷的煤較潮濕。 該區(qū)域離 F16斷層較近，小斷層發(fā)育、煤層傾角大易抽冒 據(jù)水害礦井生產(chǎn)資料證實(shí)，東翼 400m石門(mén)以東 150m處距離 F16斷層僅 1