煤矿导水裂隙带高度计算方法研究-论文

一
观 测 线 。 向 观测 线 距 切 眼 １ ４ｎ ， 倾 ４ ｌ 自下顺 槽 至 上 顺 槽 布 置 ５个 观 测孑 导 。导 ；导 导 导 走 向观 Ｌ 、 、 、 和 。
测线位于工作面中央， 自切 眼 至停 采 线 布 置 ３个 观
测 孑 导 导 导 Ｌ 、 和 。
２ ２ 钻 孔施 工 与观 测 ．
２ ． ８ ２ｍ和 １ ． ， 孑 隙 强 含 水 层 。 层 顶 板 塌 陷 ９３ 为 Ｌ ｍ 煤
导 水 裂 隙 带 最 高点 的 确 定
３ １ 覆 岩 原 始 透 水 性 ．
工 作 面 内鹿 ２ ４水 文孑 位 于第 三 系松 散 层 段 钻 Ｌ 孑 Ｌ中 水 位 一 ４ 左 右 ， 洗 液 消 耗 量 ０ ０ ８～ ｍ 冲 ．０ ０ ２ ８ ｎ ／ ， 岩 渗 透 系 数 ０ ２ ４ ． ３ ／ 。 ． ４ 。ｈ 砾 ｒ ． ５ ～ ６ ４ ｎ ｄ 煤 ｒ 层 顶 板 基 岩 段 钻 孑 中 水 位 一 ７ 左 右 ， 洗 液 消 耗 Ｌ ｍ 冲 量 ０ Ｏ ６ ０ ２ ６ｍ ／ ． 岩 渗 透 系 数 ０ ０ ９ ． １ ～ ． ３ ｈ 砂 ． ５ ～ ０ ２３ ｄ 透 水 性 非 常 弱 ， ． ６ ｍ／ ， 以此 作 为 采 后 确 定 导 水 裂 隙带最 高点 的原 始 对 比数 据 。 ３ ２ 钻 孔冲 洗 液 消耗 量 变化 规 律 ．
。
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＿ ｌ 一
摘 要 ： 以鹤 壁煤 业集 团公 司八 矿 井 田１ ０ ３ 作 面 为 例 ， 工 作 面上 方地 表 沿煤 层 走 向和 倾 向 １３ 工 在
布 置 两条 观 测 线 ， 工 ７个 水 文钻 孔 ， 据钻 孔 中水 位 变 化 、 洗液 消耗 量 大 小 及岩 芯 破 碎 程度 施 根 冲 综合 分 析 ， 确定 了深埋 近 露 头煤 层 开采 后 导水 裂 隙 带发 育 高度 和 分布 形 态 。 导水 裂 隙带 发育 的 最

年 产 ４ ～ ０万 ｔ ５９ ，老矿 井 已有 ２ ～０年 的开 采 历 史 ， ０６ 但 初期 的开 发产 量 小 ， 井设 计 不 规 范 ， 乏科 学合 矿 缺
生产井的工作面长度 、 宽度 、 综合系数 、 岩石强度和重 理的开采方式 ， 冒落带和导水裂隙带高度的确定有 对 力等因素。新井所确定 冒落带和导水裂隙带 ， 如继续 较大误差 ， 造成煤炭资源的浪费和安全隐患。浅部多 沿用勘查成果 中的数据进行估算 ， 不能反应实际矿床 已开 拓 或采 空 ， 采 垂 深 在 １０ ２ ０ｍ， 表 岩 层 及 开 ０～ ０ 地 动态 ， 出现 较 大误差 。 故 围 岩遭 到破 坏 ， 石 压力及 水 的压力 状 态失衡 。以往 岩 （）上述 矿 山处在 南天 山构 造带 ， ３ 地表 水 系发育 ， 的 矿井设 计 依据 为生 产地 质报 告或 详查 报告 ， 前井 之 流 向均 横切 岩煤层 走 向 ，水 文及 工程 地质 条件 复杂 ， 田内并无 开 拓 系统 ， 矿体 围岩 和煤层 稳 定性 还处 在平 概 而论 的利 用 经 验公 式 计 算 冒落 带 和 导水 裂 隙 带 衡的状态 ，通过矿床水 文地质及工程地质条件 的调
现象 ， 其导水 裂隙带高度 ８ 虽与计算高度相 差 ４ｍ，
不 大 ， 也 大于 安全 高 度 。 以上 虽 属个 别 案 列 ， 也 但 但
应 引起 足 够 重视 ， 加 以研 究 应对 措 施 。 并
１ 煤矿 开发 现状
拜 城县 各 煤 矿均 分 于 天 山南 麓 一 侧 ，库 一拜 盆
已有 多年 ， 已有 老 井经 过 多 年 的开 采 ， 文 地 质 及工 水
大突水事件 ， 但隐患犹存。 拜城县铁列克河流域所处矿山 ， 煤层位于第 四

《上覆岩层导水裂隙带发育高度预测研究》篇一一、引言随着矿业资源的开采，上覆岩层的导水裂隙带发育问题日益凸显，对地下水资源保护和矿山安全生产构成了严重威胁。

准确预测导水裂隙带发育高度，对采取有效防控措施、保护环境及资源具有重要意义。

本文旨在通过综合分析研究方法，探讨上覆岩层导水裂隙带发育高度的预测模型及其应用。

二、研究背景与意义导水裂隙带是指地下岩层中因采矿等活动产生的裂缝区域，具有显著的导水性和发育规律。

这些裂隙对岩层的稳定性和地表水的分布产生重要影响，进而影响矿山的生产安全和水资源的保护。

因此，对上覆岩层导水裂隙带发育高度的预测研究具有重要的理论和实践意义。

三、研究方法与数据来源本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法。

首先，通过理论分析建立导水裂隙带发育的数学模型；其次，利用数值模拟软件对模型进行验证和优化；最后，结合现场试验数据，对模型进行实际应用和效果评估。

数据来源主要包括矿山地质资料、水文地质资料以及现场试验数据。

四、导水裂隙带发育高度预测模型基于岩层力学理论、水力学原理及矿山实际情况，建立导水裂隙带发育高度预测模型。

该模型综合考虑了岩层性质、采矿方法、地质构造、地下水条件等因素，通过数学公式和数值模拟方法，对导水裂隙带的发育高度进行预测。

五、模型应用与结果分析将建立的预测模型应用于实际矿山，通过与现场试验数据对比，验证了模型的准确性和可靠性。

结果表明，该模型能够较好地预测上覆岩层导水裂隙带的发育高度，为矿山安全生产和水资源保护提供了有力支持。

同时，通过对不同因素的分析，发现岩层性质和采矿方法对导水裂隙带发育高度的影响最为显著。

六、讨论与展望尽管本研究取得了一定的成果，但仍存在一些不足之处。

首先，模型建立过程中涉及的参数较多，需要进一步优化和简化；其次，实际矿山条件复杂多变，需要针对不同地区和矿山进行具体分析。

未来研究可以从以下几个方面展开：一是进一步完善预测模型，提高预测精度；二是加强现场试验研究，积累更多实际数据；三是结合新技术、新方法，如人工智能、大数据等，提高导水裂隙带发育高度预测的效率和准确性。

第25卷第1期2014年3月中国地质灾害与防治学报The Chinese Journal of Geological Hazard and Control Vol．25No．1Mar．2014煤矿导水裂隙带高度计算方法研究曹丁涛1，李文平2（1.兖州煤业股份有限公司，山东邹城273500；2.中国矿业大学，江苏徐州221008）摘要：作者选择煤层近乎水平（倾角＜15ʎ）、采场达到充分开采的地质采矿条件，对影响综采（放）“两带”发育高度的煤厚、顶板岩性、岩层组合、采深、工作面斜长、推进速度等多种因素进行研究。

基于40例实测数据，运用线性、非线性回归分析，首先研究上述各单因素对导水裂隙带高度的影响，得到各单因素与导水裂隙带高度的关系式，结果是：导水裂隙带高度与采厚、硬岩岩性比例系数呈较好的线性关系，与工作面斜长成自然对数函数关系，与采深成指数函数关系，与推进速度关系不大。

在单因素相关分析基础上，采用多因素非线性回归，得到综采（放）导水裂隙带高度与主要指标之间的多元回归统计关系式。

经与“三下”规程经验公式导水裂隙带高度预测值与实测值误差比较，本研究得出的拟合公式预测精度更高，效果更好。

本文首次提出了一个新的评价指标即硬岩岩性比例系数，该指标可以较好地反映煤层顶板总体强度和岩层组合结构特征，既客观又便于应用。

关键词：综采放顶煤；“两带”高度；硬岩岩性比例系数；多因素影响；回归分析文章编号：1003-8035（2014）01-0063-07中图分类号：TD823文献标识码：A收稿日期：2013-03-09；修订日期：2013-04-02基金项目：兖矿集团2010年度科技项目“综采（放）导水裂隙带多因素影响指标研究与高度预计”（煤（2010）07）作者简介：曹丁涛（1956—），男，硕士研究生，研究员，水文地质工程地质专业。

E-mail ：cdt366@126．com煤矿顶板导水裂隙带（含冒落带、裂隙带，或简称“两带”）高度的科学预计，是预测和防治顶板水害的重要依据［1－3］。

冒落带和导水裂隙带高度计算一、引言冒落带和导水裂隙带是岩溶发育过程中的两个重要组成部分，它们的计算对于了解岩溶发育特征、评价岩溶水资源和指导岩溶工程具有重要意义。

本文将探讨冒落带和导水裂隙带高度的计算方法及其影响因素，以期为岩溶研究及工程实践提供参考。

二、冒落带高度计算方法1.经验公式冒落带高度可以通过经验公式进行计算。

在我国，常用的经验公式有：H1 = 0.1D1其中，H1为冒落带高度，D1为钻孔直径。

2.实测数据计算根据实地钻孔探测取得的岩溶发育情况、钻孔直径等数据，可以计算冒落带高度。

3.理论计算根据岩溶发育原理，结合岩溶发育过程中的物理化学作用，可以推导出冒落带高度的理论计算公式。

三、导水裂隙带高度计算方法1.经验公式导水裂隙带高度的经验公式为：H2 = 0.2D2其中，H2为导水裂隙带高度，D2为钻孔直径。

2.实测数据计算根据实地钻孔探测取得的岩溶发育情况、钻孔直径等数据，可以计算导水裂隙带高度。

3.理论计算结合岩溶发育原理，可以推导出导水裂隙带高度的理论计算公式。

四、影响因素分析1.岩性条件岩性条件是影响冒落带和导水裂隙带高度的重要因素。

不同岩性的岩石，其岩溶发育特点和程度各异。

2.地质构造地质构造对岩溶发育具有控制作用。

一般来说，断裂带附近岩溶发育较为强烈，导水裂隙带高度较大。

3.地下水活动地下水活动对岩溶发育具有促进作用。

在地下水活动强烈的地区，岩溶发育更为充分，冒落带和导水裂隙带高度较大。

五、计算实例与应用本文以某岩溶地区为例，根据实地钻孔探测数据，采用经验公式和理论计算方法，计算出冒落带和导水裂隙带高度。

并将计算结果应用于实际工程，指导岩溶治理和资源开发。

六、结论与展望本文总结了冒落带和导水裂隙带高度的计算方法，分析了影响因素，并以实际工程为例进行了计算与应用。

结果表明，经验公式和理论计算方法在实际应用中具有一定的可行性。

然而，由于岩溶发育的复杂性，计算结果仍存在一定的不确定性。

[1]
性及岩层组合运动角度，预测了导水裂缝带高度 。娄高中 等采用量纲分析建立了导水裂缝带高度与开采厚度。M.煤层 埋深，H.工作面倾斜长度，L.煤层倾角，α.覆岩力学性质，
[2]
R.覆岩结构特征，S间的无量纲关系式 。刘国发等构建了基
[3]
于PSO-RBF神经网络的导水裂缝带高度预计模型 。王钰等 利用UDEC数值模拟软件，模拟计算给出了硬顶板条件下分
表1 导水裂缝带高度计算结果表
岩性
计算公式
最大值（m）
100å M
å H li =
± 5.6
1.6 M + 3.6
中硬
å H li = 20 M + 10
57.87 77.82
经验公式估算研究区工作面导水裂缝带高度最大值为 77.82m。实际上，规范中导水裂缝带计算公式是20世纪80年 代根据华北地区煤矿有限的现场实测资料，进行回归统计得 出的经验公式。这期间，我国华北地区主要开采华北型煤田
[7]
中二叠系的浅部煤层，采高2-3m（或者分层开采） ，累计 采厚不超过15m，开采工艺多为高档普采，规范中的公式有 开采方法和采厚条件限制，即适用于单一薄及中厚煤层或 厚煤层单层开采时导水裂缝带高度的计算。研究区属于巨
作者简介：李波（1986—），男,山东泰安人，工程师，硕士，毕业于济南大学，研究方向为水文地质。 （邮箱）oholib@
104 实验测定 SHIYANCEDING
厚煤层的放顶煤开采工艺，具有采厚大、工作面跨度（斜 长）大的特点，不宜采用规范中的经验公式计算这种工况 下的导水裂缝带高度。
研究区布置了3个井下仰斜观测孔，各孔深度均须穿过 导水裂缝带的上限，施工过程中可通过观测注水漏失量确 定钻孔深度，见表2。

冒落带和导水裂隙带高度计算
（原创版）
目录
1.冒落带和导水裂隙带的定义及意义
2.冒落带和导水裂隙带高度计算的方法
3.影响冒落带和导水裂隙带高度的因素
4.结论与建议
正文
一、冒落带和导水裂隙带的定义及意义
冒落带是指在煤矿开采过程中，顶板岩层因承受不住采动压力而发生垮塌的区域。

导水裂隙带是指在煤矿开采过程中，底板岩层因承受不住采动压力而产生裂隙，这些裂隙连接在一起形成导水通道的区域。

冒落带和导水裂隙带的高度计算对于煤矿安全生产至关重要，因为它们直接关系到矿井涌水和顶板事故的风险。

二、冒落带和导水裂隙带高度计算的方法
目前，冒落带和导水裂隙带高度的计算方法主要有以下两种：
1.一般经验公式法：根据矿层开采厚度、岩石松散系数、矿层倾角等因素，采用经验公式计算冒落带和导水裂隙带的最大高度。

这种方法简单易行，但准确性较低。

2.实际测量法：通过对矿井实际开采过程中的冒落带和导水裂隙带进行测量，获取其实际高度。

这种方法准确性较高，但操作较为复杂。

三、影响冒落带和导水裂隙带高度的因素
冒落带和导水裂隙带高度的影响因素包括：矿层倾角、岩石抗压强度、岩石松散系数、矿层开采厚度等。

矿层倾角越大、岩石抗压强度越低、岩
石松散系数越大、矿层开采厚度越大，冒落带和导水裂隙带的高度就越大。

四、结论与建议
综上所述，冒落带和导水裂隙带高度的计算是一项重要的煤矿安全生产工作。

为了确保矿井的安全生产，应采用准确的计算方法，充分考虑影响因素，合理确定冒落带和导水裂隙带的高度。

胡家河煤矿导水裂隙带发育高度研究闫鑫;侯恩科;袁西亚;郝宝利【摘要】导水裂隙带高度是煤层项板水害防治中需要考虑的关键因素.胡家河煤矿采用综采放顶煤工艺开采4#煤层,在采放高度达到13 m时,应用“三下规范”中两个公式计算出的导水裂隙带发育高度分别为58.88 m和82.11 m,通过RFPA数值模拟表明计算值与实际值相差较大.当工作面推进到140 m时,导水裂隙带发育高度达到最大值204 m,其后不再随工作面的推进而向上发育.钻孔冲洗液漏失量观测结果表明,导水裂隙带发育高度为225 m.综合确定胡家河煤矿导水裂隙带发育高度为225 m,裂采比为17.3.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】4页(P51-53,132)【关键词】采煤工作面;导水裂隙带;RFPA;数值模拟【作者】闫鑫;侯恩科;袁西亚;郝宝利【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;陕西陕煤彬长矿业有限公司胡家河矿业有限公司,陕西长武713600;陕西陕煤彬长矿业有限公司胡家河矿业有限公司,陕西长武713600【正文语种】中文【中图分类】TD163.10 引言采煤过程中，工作面覆岩在矿山压力作用下的运动将使得岩层产生裂隙和断裂，一旦这些裂隙和断裂进一步发育、连通就会成为水的流动通道，如遇到含水层中的水就有可能通过导水通道导入工作面，对安全生产造成威胁。

因此，分析覆岩破坏规律，特别是导水裂隙带发育高度尤为重要。

目前在这方面的研究主要使用经验统计、类比分析、数值模拟、相似材料模拟、实测等方法。

其中使用最普遍的方法是《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(简称《规范》)中推荐使用的经验公式，但此公式的使用条件比较严格且存在一定的局限性。

在某些特定开采条件下，如特厚煤层综采放顶开采，就与实际情况存在较大偏差。

相似模拟和现场实测均需一定的实验设备，且需要耗费大量的人力、物力和财力。

煤覆岩导水裂隙带高度研究摘要：在煤矿开采过程中，确定覆岩层导水裂隙带高度是水体下采煤的工作重点。

顶板突水主要取决于导水裂隙带高度，它是决定上覆岩层安全的关键。

为此，本文通过研究3煤覆岩导水裂隙带高度，提出行之有效的计算方法，以供参考。

关键词：3煤覆岩导水裂隙带；高度计算；试验分析一、煤层顶底板情况某综采工作面3煤平均煤厚8.90m，回采平均厚度为2.20m，倾角8°~15°，黑色，以镜亮煤为主，局部夹暗煤条带内生裂隙发育，结构简单。

老顶为粉砂岩，平均厚7.00m，黑灰色，波状层理，成分以石英为主，含丰富的植物茎叶化石和菱铁矿结核。

直接顶为泥岩，平均厚1.50m，黑灰色，水平层理，含丰富的植物茎叶化石。

直接底为粘土岩，平均厚0.50m，黑灰色，水平层理，含丰富的植物根茎化石。

老底为粉砂岩，平均厚2.50m，深灰色，含丰富的植物根部化石，黄铁矿晶粒与薄层细砂岩互层。

二、工程设计本次共设计井下钻孔4个，终孔层位穿过导水裂隙带发育高度。

4个钻孔施工结束后，均按设计及合同要求进行了分段注水试验，试验间距及试验长度，均按设计要求进行，试验数据真实可靠，达到了设计目的及合同要求。

注水试验要求：1、密封检查合格后，打开进气阀，仍保持0.20MPa的充气压力（这样，即使充气管路有点漏气，由于不断补气，只要气压达到0.20MPa，即能保持封孔状态）。

2、保持0.10MPa左右的注水压力向封堵孔段恒压注水。

开始注水时，由于封堵孔段内是空的，注水流量可能较大，过一会待封堵孔段注满水后，若孔壁裂隙少，漏失量小于注水量，则注水压力自然会升高。

此时可减小调压阀门的开启程度，使注水压力仍回到并保持在0.10MPa左右，注水流量也就随之减小；当注水流量与孔壁裂隙漏失流量达到平衡时，注水压力和流量也就稳定下来。

待流量稳定后，观测并记录每分钟的注水流量。

若孔壁裂隙多，漏失量大于注水量，则封堵孔段难以注满水，注水压力和流量均不会变化。

1) 在 2 采区 2501 首采工作面对应地表布置
2 个探测钻孔( 编号 D 1 、D 2 ) ,对采面开采 5 号煤层
后引起的导水裂隙带发育高度进行现场实测,2 个
探测钻孔钻进深度共计 749. 20 m,通过分析探测钻
孔冲洗液漏失量、水位以及钻进过程来判定导水裂
隙带发育高度。
2) 探测过程中,发现钻孔钻进至导水裂隙带
着煤炭资源开采的不断深入,采煤工作面受水害影
响更为显著 [1-3] 。 当煤层开采引起的导水裂隙与含
切眼倾向长度 265 m。 5 号煤顶底板岩性见图 1。
水层、地面水体等连通后,不仅能增加井下涌水量,
严重时会造成淹井事故 [4-6] 。 因此,掌握采煤工作
面导水裂隙发育高度,可显著提高矿井煤炭生产安
实用技术
总第 259 期
doi:10. 3969 / j. issn. 1005-2798. 2021. 03. 023
采区首采工作面导水裂隙带发育高度实测研究
丁 杰
( 山西高河能源有限公司,山西 长治 047100)
摘 要:导水裂隙带发育高度是指导降低煤炭开采水害影响、提高煤炭资源回收率等工作开展的基础性参
导水裂隙带高度,具体垮落带、裂隙带高度 H m 、H li
公式分别为:
收稿日期:2020
12
28
作者简介:丁 杰(1987-) ,男,山西襄垣人,工程师,从事生产技术工作。
内摩擦角 / ( °)
吸水率 / %
泊松比
10
16. 8
0. 12
15
38
34
35
32
30
Hm =
24. 0
5. 4
8. 9

论述煤矿开采导水裂缝发育高度的影响因素摘要：在开采煤矿过程中易出现导水裂缝，导水裂缝会将煤层上方的水以引入煤矿中，对煤矿开采安全造成威胁。

本文对煤矿开采的导水裂缝进行计算，分析影响煤矿开采导水裂缝发育高度的因素，为研究煤矿开采导水裂缝提供了参考依据。

关键词：煤矿开采；导水裂缝；发育高度；影响因素1 研究煤矿开采导水裂缝高度1.1 预测导水裂缝的公式室内计算主要以经验公式预测导水裂缝的发育高度，公式依据为国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主井巷煤柱留设与压煤开采规程》根据煤层的倾斜度、覆岩岩性、分层层数等影响因素计算导水裂缝高度，计算公式见表。

1.2 模拟测试导水裂缝发育过程对煤矿开采导水裂缝的发育高度进行模拟试验，采用类似的理论指导实验，找出与导水裂缝发育高度相似的规律。

在对导水裂缝发育高度进行物理模型测试的过程中，需要借助煤矿区内的煤层特征以及岩层相关的力学数据，依据相似理论，模拟开采煤矿过程中岩层破坏顺序、力度，研究规律，找到计算导水裂缝发育高度的公式。

在模拟实验中，有些相似条件无法满足，所以模拟实验成功的关键是找到可以取代相似数据的参照常数。

进行模拟测试导水裂缝高度与现场实验相比，节省实验成本，可多次重复试验，提高准确性。

1.3 导水裂缝发育高度数值模拟计算导水裂缝发育高度的数值模拟计算是利用电子计算机，通过软件进行数值计算，加上显示的图像分析开采煤矿过程中覆岩层的变化过程，从而了解导水裂缝发育高度的有关信息。

目前，在进行数值模拟的众多软件中，经常使用FLAC，ANSYS和国内唐春安教授开发的RFPA 软件，这些软件在相同的条件下都可以对导水裂缝的发育高度进行研究。

对导水裂缝的发育高度进行模拟数据计算具有易重复、直观、实验数据可全程跟踪记录等优点，实验的关键取决于实验模型合理、正确的建立。

1.4 导水裂缝发育规律现场测试现场实测是确定导水裂缝发育规律的主要途径。

为了验证现场实测的结果，可以结合物理模拟或者数值模拟的结果相互比较，减少误差。

采煤导水裂隙带发育高度计算公式概述
采煤导水裂隙带发育高度计算公式是一个采煤技术性问题。

计算裂隙带发育高度，可以帮助采煤人员及时发现和了解水文地质因素，充分发挥采煤涌水带来的经济收益。

采煤导水裂隙带发育高度的计算公式归结如下：
（1）贯通系数的计算：贯通系数=裂隙对对应流系支配体积占裂隙体积比例/可控体积比例；
（2）岩性参数的确定：岩性参数按照不同的流系，分别表示透水性变化，从而确定相应的岩性参数；
（3）流系发育高度的计算：采煤导水流系发育高度=多孔体积深度变化*岩性参数*贯通系数。

由此可见，计算裂隙带发育高度，需要考虑各项水文地质因素：不同类型的裂隙结构体积，流系高度与地下水深度之间的关系，流系透水性参数变化等。

最后，采煤导水裂隙带发育高度计算公式，对采煤人员来说，是一个重要的实践性问题。

准确可靠的计算，有助于挖煤工程更加安全顺利地进行，提高煤炭开采效率，并能更充分利用采煤涌水而获得经济收益。

成 果 应 用
ｄｏｉ １０． ３９６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００５ － ２Байду номын сангаас９８． ２０１７． １１． ００６
㊀
总第 ２１９ 期
：
某 矿 导 水 裂 隙 带 高 度 的 确 定
㊀ ０４７５００ ） （山 西 煤 炭 运 销 集 团 三 元 石 窟 煤 业 有 限 公 司 ， 山 西 长 治
郭 亨 通 ， 赵 科 旗 ， 苏 ㊀ 礼
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计 算 裂 隙 带 高 度 的 方 法 较 多 ， 现 有 的 计 算 裂 隙 带 高 度 写 入 规 程 中 的 只 有 刘 天 泉 院 士 在 纪 ２０ 世 ８０ 年 代 根 据 华 北 地 区 大 量 的 矿 井 实 测 数 据 ， 采 用 多 元 统 计 分 析 方 法 得 到 的 计 算 公 式 。在 《 “三 下 ”规 程 》 中 计 算 中 硬 顶 板 裂 隙 带 高 度 的 计 算 公 式 有 ： １００ ∑Ｍ Ｈ ＝ ʃ ５． ６ １） （ 程 概 况 １㊀ 工 １． ６ ∑Ｍ ＋ ３． ６ Ｈ ＝ ２０ 槡 ２） （ ∑Ｍ ＋ １０ 某 矿 井 上 覆 岩 层 为 中 硬 岩 层 ， 距 离 煤 层 顶 ５号 式 中 ：Ｈ 为 裂 隙 带 高 度 ， 采 厚 ， ｍ；Ｍ 为 ｍ。 弱 含 水 层 ， 涌 水 量 随 着 季 节 变 化 不 明 显 。 板 ９８ ｍ 有
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０４７５００ Ｃｈｉｎａ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏ ａｓｃｅｒｔａｉｎ ｔｈｅ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ｈａｖｅ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆｏｒ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｍｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｓａｆｅｌｙ ａｎｄ ａｌｓｏ ａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄａｔａ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ａｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｓａｆｅｌｙ ｕｎｄｅｒ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｉｅｓ． Ｉｔ ｉｓ ａ ｍｉｎｅ ｔｈａｔ ｓｈｏｕｌｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ｉｎ ｒｏｏｆ ｗｈｉｌｅ ａｆｔｅｒ ｍｉｎｉｎｇ ｃｏａｌ ｓｅａｍ Ｎｏ． ５ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｉｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒａｉｌ ｗａｙ ａｎｄ Ｍａｉｎ Ｃｏａｌ － ｐｉｌｌａｒ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ｉｓ ４５． ２ ｍ Ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ＵＤＥＣ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｋｎｏｗ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ｉｓ ４５ｍ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ａｔ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｉｔｅ ｅｍｅｒｇｅｄ ａ ｄａｔａ ｉｓ ４８． ７ ｍ． Ｆｉｎａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｉｎｇ ａｌｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｂｏｖｅ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ｉｓ ４８． ７ ｍ ｗｈｉｌｅ ａｆｔｅｒ Ｎｏ． ５ ｍｉｎｉｎｇ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＵＤＥＣ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｂｏｒｅ ｍｉｎｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｉｅｓ

导水裂隙带高度计算应用探讨【摘要】:在环境影响评价工作中对新建煤矿确定导水裂隙带高度的方法主要有经验公式法和类比分析法，近年来随着科学技术的发展，采煤方法工艺的提升，很多经验公式法已经不适用于大型煤矿导水裂隙高度计算，本文结合目前国内主要大型煤矿的开采方法、煤层厚度等参数论述类比分析法对新建煤矿导水裂隙带的确定的指导意义。

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【关键词】:导水裂隙带;类比分析;经验公式1 、引言矿井煤层开采使上覆岩层发生破坏和位移，产生冒落带、裂隙带和弯曲带，即俗称“三带”，其中导水裂隙带的高度包括冒落带和裂隙带的高度，俗称“两带”。

环境影响评价工作中确定导水裂隙带高度主要是为了保护煤层上方具有供水意义的含水层不被导通，从而保护井田内居民饮用水安全，因此，“两带”高度的确定，对保护居民饮用水含水层具有十分重要的作用。

目前，环境影响评价工作中对新建煤矿确定导水裂隙带高度的方法主要有经验公式法和类比分析法。

其中经验公式计算法主要是利用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的经验公式计算得出导水裂隙带高度;类比分析法主要是根据新建煤矿所在矿区的其它开采煤矿的采煤经验，获得裂采比进行类比计算(导水裂隙带是煤层采厚的几倍计)。

2 、经验公式国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》一书中，煤层覆岩内坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，厚煤层分层开采冒落带高度计算公式见表1，导水裂隙带最大高度见表2。

表1和表2计算公式概念明确，简单易求，但公式的应用范围为:单层开采厚1,3m，累计采厚不超过15m。

而近年来随着科学技术的发展，采煤方法工艺的不断提升，煤矿开采规模的不断提升，这些经验公式已经不适用于大型煤矿机械化开采的导水裂隙高度计算。

3、类比分析法类比分析法是利用与拟建项目类型相同的现有项目的实测数据进行预测分析的方法，是环评工作中预测分析常用的方法，也是定量结果较为准确的方法;该方法在评价工作等级较高、又有可资参考的相同的或相似的现有工程时，应采用此法。

在钻孔没有到达临界面以前袁很有可能会碰到 局部采动裂隙尧透水性能较好尧已经被疏通干燥的 含水层等原因导致的冲洗液损耗或者漏失袁在该种 情况下袁导水裂缝带是无法进行有效连接的袁没有 进行水力联系的孔道袁所以水量以及水位的改变都 只产生在局部孔段之中遥 如果含水地层或者导水裂 隙被注入套管进行隔离袁或者由岩粉尧泥浆等物质 填实以后袁该问题也就不会存在遥 局部位置发生的 改变时常会对导水裂隙带临界面形成很大的干扰袁 所以袁在实际的钻孔探测时应该重点进行关注[1]遥
of coal seam mining and an important basis for analyzing the hydrogeological conditions of mine. Although it can
be calculated by some empirical formulas, it is difficult to accurately calculate the height of water -conducting
相同袁导水裂隙带高度有着较大差别遥 所以袁应该对 每个规模较大的煤矿导水裂隙带进行实际探测袁从 而为涌水量预计提供可靠依据遥
1 钻孔探测导水裂隙带原理
当前袁多采用钻孔以及注水实验方式来对最高 部位的分布情况进行探测袁从而确定导水裂缝带的 高度情况遥 大量实际应用发现袁该方法可以较为直
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煤炭科技
圆园员9 年第 4 期
fracture zone because of the different geological conditions of coal mine. Using borehole detection method, two
boreholes were designed in the track transportation roadway of 28806 working face in Dongqu Coal Mine. The

（ 。 ） （ ｍｌ ｎ） ７ ３
７ ３ ７ ３
３ 观 测 方 法 及 方 案
采前 采后
ｌ ＃ 孔
２ ＃ 孔
（ Ⅱ １ ） ３ ２
４ （ １ ３ ８
５ ５
４ ０ ４ ５
￥收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ １— ０ ６
作者简介 ： 石海洋ｆ １ ９ ７ ９一） ， 男． Ｉ 【 Ｊ 东滕州 人， 夫学 专科 学 历 ， 现 在
板为砂质泥岩 ， 平均厚 度 １ ０ ． ０ ３ ｍ； 基本 顶 与直接 顶 没
有明确界限 ， 为中等稳定顶板 。底板为石灰岩 ， 平均厚
度２ ． ２ ｍ。
２ 导 水 裂 隙 带 高 度 室 内预 计
煤层上覆岩层岩性是确定采后导水裂 隙带发育 高
。
度的一个重要影 响因素 。３ ＃ 煤 上覆岩层 为泥 岩 、 粉砂
摘
要
该文综合采用室内预计和现场实测两种方法 ， 对某煤矿 ３ ＃ 煤层导水裂 隙带高度进行 了研究。采用“ 三下” 预计高度 。应用 井下仰上孔分段注水测漏法现场实测 ， 得到了０ ３ １ ０ １工作 面导水裂隙带的最 大发育 高度 及 ３ ＃ 煤
岩、 细粒 砂岩 ， 覆 岩 岩性 为 中硬。根据 “ 三 下” 开 采规
观测地点选在 临近 ０ ３ １ ０ ３上轨 道巷硐 室 中 ， 现场 观测共布置 ３ 个钻孔 ： １ 个采前孑 Ｌ ， ２个采后孔 ， 分别编 号为 采前 １ ＃ 孔、 采后 ２ ＃ 孔、 采后 ３ ｝ ｝ 孔 。钻孑 Ｌ 直 径 为
采
Ｉ 【 Ｊ 东省滕州 市大坞镇金达煤矿生产技术 处＿ Ｉ 二 作。
后 ３ ＃ ￣ ｆ Ｌ
值约 ２ ８ ０ ０万元 ， 取得 了良好的经济效益 。

覆岩导水裂隙带高度的探讨摘要为了确定分层开采覆岩导水裂隙带高度，以便为矿井开采提供设计依据。

根据某矿开采技术条件和岩石力学性能等参数，建立力学模型，运用数值模拟软件进行分层开采过程模拟，由此确定了覆岩导水裂隙带高度；用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算；采用电视成像探测技术对覆岩导水裂隙带高度进行了测定。

结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场测定结果比较接近，而由经验公式得到的结果偏于保守和安全。

关键字：分层开采；导水裂隙带；数值模拟；电视成像探测技术导水裂隙带最大高度(简称导高)是设计防水煤(岩)柱尺寸的主要技术参数,是煤矿防治水工作的重要内容[1]。

目前，确定导水裂隙带的方法主要有两类[2]：一类是理论计算和经验公式；另一类是实际探测法。

本文根据某矿开采地质、工艺条件，综合采用数值模拟的方法、规程推荐经验公式法及现场电视成像技术实测法综合确定垮落带和导水裂隙带高度。

1 开采技术条件山东蔡园煤矿四采区采用分层开采方法开采3、3下煤。

3上煤层位于本溪组上煤层0.60~11.45m，平均3.82m；直接顶板多为泥岩、炭质泥岩中下部，下距3下及砂泥岩互层；底板多为泥岩、炭质泥岩；可采厚度3.00~5.80m，平均4.46m。

3下煤层位于山西组下部，下距太原组主要标志层三灰32.30~42.86m，平均38.11m；顶板多为泥岩、炭质泥岩，底板主要为泥岩；可采厚度1.50~4.80m，平均3.75m。

3煤为稳定型简单结构可采厚煤层，3煤层顶板砂岩含水层主要接受第四系下含水层段的补给，顶板管理方式为随采随垮。

2 覆岩导水裂隙带高度的数值模拟2.1 数值计算模型数值模拟分析采用FLAC3D软件，利用Mohr-Coulomb准则进行。

根据采矿理论及模拟实际，模拟范围取开挖空间跨度的10~12倍。

模拟条件：采场埋深为170m左右，模型尺寸为700m⨯1m⨯320m。

开采煤层的顶、底板处的网格划分应适当加密，而待开采煤层部分则相应变稀，有限差分网格如图4-1所示。