【正文】 于深部巷道延伸開(kāi)拓工程，由于受底板高承壓水的威脅最大，一旦巷道底板突水，其表現(xiàn)往往水壓高、水流急、水量大等特點(diǎn)，所以對(duì)巷道掘進(jìn)施工中的危害也是最大，故在巷道施工中也是最優(yōu)先要考慮的突水因素。 （ 2）突水段，出水量＞ 1t/min，水量逐漸增大，直至大水突出。造成井巷被淹，礦井治水停建（突水原因分析是巷道接近 F4導(dǎo)水?dāng)鄬铀拢?。目前，北方主要礦 區(qū)受巖溶水威脅的煤炭?jī)?chǔ)量達(dá) 150多億噸，如何將這些煤炭從承壓水上解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)安全高效煤礦的生產(chǎn)，一直是中國(guó)煤炭行業(yè)的主要攻關(guān)課題之一。 承壓水雖是很好的供水水源，但是對(duì)礦井開(kāi)采來(lái)說(shuō)，地下水過(guò)大，會(huì)使大量的地下水流入井下，甚至造成淹井事故，必須引起高度重視。 儲(chǔ)存承壓水的單斜構(gòu)造，稱(chēng)承壓水斜地或自流斜地。在補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)之間，含水層上部具有隔水層且承受靜水壓力的地段，成為承壓區(qū)。承壓水由于有隔水頂板存在，其補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)不一致，與水文因素季節(jié)變化的關(guān)系不甚明顯，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，不易受污染。由于各個(gè)區(qū)域的礦井地質(zhì)條件千差萬(wàn)別，突水影響因素眾多，因此突水發(fā)生形式以及機(jī)制也各不相同。在含水層出露較高，并且直接接受大氣降水或地表水補(bǔ)給的地段，稱(chēng)為補(bǔ)給區(qū)。在正地形自流盆地中，下部含水層的測(cè)壓水位一般較上部含水層高，含水層之間若有水力聯(lián)系，往往是下部含水層補(bǔ)給上部含水層。 承壓水含水層的水面特征，可用等水壓線圖來(lái)描述。 3巷道的承壓水水害隱患預(yù)測(cè)及防治研究現(xiàn)狀 對(duì)于華北型煤田，由于深部礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜，奧陶紀(jì)灰?guī)r含水層富水性強(qiáng) ,水壓值大，可達(dá)到 ～ 。（突水原因是巷道超壓掘進(jìn)，底板奧灰?guī)r存在富水區(qū)及強(qiáng)逕流帶， q=～ 101L/（ s必須高度重視水害預(yù)報(bào)、探水、治水工作，否則，由于延深開(kāi)拓時(shí)還未形成強(qiáng)大的排水系統(tǒng)，而發(fā)生災(zāi)害 事故。一般 3～ 46d，水量衰減程度與含水層補(bǔ)給條件有關(guān)，一般補(bǔ)給條件良好，衰減值 30%～ 50%，補(bǔ)給條件差的，衰減值 60%～ 90%。其他的研究方法還有人工專(zhuān)家系統(tǒng)方法進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的方法、應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的方法等。 60～ 70年代，仍以靜力學(xué)理論為基礎(chǔ)，但加強(qiáng)了地質(zhì)因素一主要是隔水層巖性和強(qiáng)度方面的研究。在充分查清巷道圍巖水文、工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，優(yōu)化巷道延伸開(kāi)拓布置方式。注漿技術(shù)用于我國(guó)水患治理至今已有 30余年的歷史。這種治理模式的地質(zhì)條件首先應(yīng)滿足疏水降壓的可行性，即疏放的目的含水層其富水性較弱，疏降后含水層的富水性以及隔 水層所承受的靜水壓力均產(chǎn)生變化 。弄清底板承壓水的滲流特征，采取有效的防治措施，對(duì)礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。對(duì) Forcheimer關(guān)系的一維非 Darcy滲流動(dòng)量方程，忽略體積力和液體壓縮性，在滲流穩(wěn)定時(shí)有： （ 41） 式中：式中， ? 為流體質(zhì)量密度； Vs為穩(wěn)態(tài)滲流速度； p為孔隙壓力； ? 為流體動(dòng)力黏度； k為廣義滲透率； ? 為非 Darcy滲流因子。承壓水進(jìn)入采掘空間必須突破隔水層或沖刷擴(kuò)大其中的弱透水裂隙，而礦壓為其準(zhǔn)備了條件。但是有關(guān)研究表明，阻抗水壓致裂隙擴(kuò)展、防治承壓水導(dǎo)升的較優(yōu)巖層組合形式是：位于承壓含水層之上的是軟巖層，再加上彈性模量較大的硬巖層。張西民、馬培智等在研究頂板周期來(lái)壓和底板突水關(guān)系時(shí)認(rèn)為，構(gòu)造破壞帶是最易產(chǎn)生突水的地點(diǎn)。當(dāng)煤、巖柱厚度不能承受水壓、礦壓的共同作用 時(shí)發(fā)生失穩(wěn)，裂隙中水流由 Darcy滲流轉(zhuǎn)變?yōu)榉?Darcy滲流，最終導(dǎo)致較大突水事故的發(fā)生。 柳泉礦 7 煤在 0~02 勘探線之間， 80~260m 段由原景山煤礦回采過(guò)，煤厚為 ~ m 之間，煤層傾角為 60176。在距 7煤底板 90 m位置以一定 應(yīng)力梯度加 MPa 的水壓力，斷層物理參數(shù)如表 51所示。 圖 52 工作面前方煤體變形區(qū)域 非彈性區(qū)包括塑性區(qū)及破壞區(qū)，其范圍 zx 為： ? ?* 2/2*111l n 1ccszcx P l ????? ???????? ? ????????????? （ 51） 其中：1 2 pfkh? ?， 02 2 tpMSfk? ?， maxP K H?? ， 2 cos1 sinc cS ??? ? 式中： f 為巖層與頂?shù)装彘g的摩擦系數(shù)； h 為煤層厚度； ? 為煤體的內(nèi)摩擦角； *c? 為單軸壓縮時(shí)的殘余強(qiáng)度； P 為最大支承壓力； maxK 為峰值應(yīng)力集中系數(shù)； ? 為上覆巖層的容重； H為煤層的采深； c為煤體的內(nèi)聚力。 根據(jù)采場(chǎng)底板不突水的條件有： ? ?co ssin co s zhax??????? （ 56） 式中： h、 ? 、 zx 為煤柱設(shè)計(jì)的重要參 數(shù)， zx 可由公式（ 51）獲得， ? 為采場(chǎng)底板高峰應(yīng)力線同巖層法線方向的夾角，大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料、相似材料模擬試驗(yàn)及有限元分析表明， ? 值一般在 21176。）； f 為普氏系數(shù)； L為工作面長(zhǎng)度， m。超化礦 22081工作面突水后，就是 利用這種方案在突水點(diǎn)四周進(jìn)行鉆孔注漿，有效封堵截?cái)嗔顺鏊c(diǎn)的補(bǔ)給水，同時(shí)加大該采區(qū)的疏水排水強(qiáng)度，目前該采區(qū)已恢復(fù)生產(chǎn)，突水點(diǎn)的水量由原來(lái)的 2700 m3/h降到 300 m3/h，確保了整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)。這種方案具有相對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣。必要時(shí)在井下開(kāi)采水平設(shè)置專(zhuān)門(mén)的疏水巷道和疏水鉆孔。 3）優(yōu)化采區(qū)巷道布置。 7總論 通過(guò)對(duì)煤礦所在井田的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)狀況、煤巖層的巖性情況進(jìn)行詳細(xì)研究分析，對(duì)開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行技術(shù)模擬，綜合評(píng)價(jià)開(kāi)采方案、開(kāi)采參數(shù)合理性和可靠性，提出相應(yīng)的防治水技術(shù)對(duì)策，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全方面進(jìn)行綜合考慮， 可以為不同地區(qū)在承壓水體上進(jìn)行安全開(kāi)采的設(shè)計(jì)和開(kāi)采方法提供科學(xué)依據(jù)，確保安全生產(chǎn)。盡可能地少穿過(guò)斷層，盡量減少巷道交叉點(diǎn)并縮小交叉點(diǎn)的懸頂面積。對(duì)于底板破碎帶及薄層石灰?guī)r含水層，通過(guò)鉆孔進(jìn)行注漿，堵塞溶洞，加固破碎帶和斷裂帶，并封閉奧陶系石灰?guī)r的補(bǔ)給通道，以實(shí)現(xiàn)在承壓水體上安全采煤。 （ 1） 防探水安全技術(shù)措施 1）做好礦井水文地質(zhì)及構(gòu)造地質(zhì)工作。 （ 3） 帶壓開(kāi)采方案 帶壓開(kāi)采方案就是在開(kāi)采過(guò)程中利用隔水層的阻水能力，防止底板突水。通過(guò)與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比驗(yàn)正，結(jié)合回歸分析提出計(jì)算煤柱的經(jīng)驗(yàn)公式。 h為礦山壓力對(duì)采場(chǎng)破壞的深度。 破碎區(qū) 1x 范圍為： 12zx x x?? 斷層突水的條件 如圖 53所示，煤壁與斷層距離為 a，高峰應(yīng)力傳播角為 ? ，其與傾角為 ? 的斷層交于 A 點(diǎn)， z 為交點(diǎn)距煤層底的深度。） 落差 /m 厚度 /m 法向剛度 切向剛度 泊松比 內(nèi)聚力/N 摩擦角 /（ 176?；夭善陂g煤層穩(wěn)定，未見(jiàn)斷層，未發(fā)現(xiàn)煤層變薄不可采現(xiàn)象，頂?shù)装寰鶠樯皫r，堅(jiān)硬，頂板穩(wěn)定，回采巷道支護(hù)為木支護(hù)，無(wú)沖擊地壓現(xiàn)象，工作面走向長(zhǎng) 300 m左右，回采巷道維修量不大，工作面回采過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)滴淋水現(xiàn)象。當(dāng)?shù)装逭w破斷遭遇高勢(shì)能水時(shí)，底板隔水系統(tǒng)失穩(wěn)，水壓梯度在較短時(shí)間內(nèi)下降，容易造成較大突水事故；厚板微觀壓裂導(dǎo)升滲流符合 Darcy滲流特征。 （ 4） 回采面積對(duì)突水的影響 在正常的地質(zhì)條件下，采空面積在較小范圍內(nèi)，所產(chǎn)生的采動(dòng)效應(yīng)對(duì)隔水層的破壞作用處于裂隙發(fā)展期，在承壓水作用下微觀裂隙網(wǎng)中水流呈 Darcy滲流特征，工作面重大突水事故不易發(fā)生；當(dāng)開(kāi)采面積擴(kuò)大，周期來(lái)壓次數(shù)增多，來(lái)壓對(duì)底板多次反復(fù)作用下，使底板隔水層裂隙擴(kuò)張，隔水層阻水能力下降，水流滲流特征轉(zhuǎn)變，往往發(fā)生較大突水事故。軟硬巖層交替組合層序越多，隔水層越厚，阻水效果越好。這時(shí)承壓水和礦壓共同作用對(duì)水平面形成一個(gè)高壓力區(qū)，使巖層抬動(dòng)