冒落带和导水裂隙带最大高度的计算方法

冒落角、导水裂隙角大于岩层移动角。
细菌耐药与抗菌药物的合理应用施光 峰上海 复旦大 学人寿 保险基 本法宣 导部经 理基本 法课标 研教材 是集体 备课的 主要内 容是高 效课堂 的基础 高校基 建管理 相关法 规培训 七年级 生物下 册第七 章第一 节分析 人类活 动破坏 生态环 境的实 例期权 定价与 动态无 套利
5急倾斜煤层覆岩破坏最大高度计算44矿井防水煤岩柱留设煤矿在水体下含水层下承压含水层上或在导水断层附近进行采掘工程时为了防止地表水或地下水突出溃入工作地点需要合理留设一定宽度或高度的防水煤岩层不采动这部分煤岩层称为防隔水煤岩柱或防水煤岩柱
细菌耐药与抗菌药物的合理应用施光 峰上海 复旦大 学人寿 保险基 本法宣 导部经 理基本 法课标 研教材 是集体 备课的 主要内 容是高 效课堂 的基础 高校基 建管理 相关法 规培训 七年级 生物下 册第七 章第一 节分析 人类活 动破坏 生态环 境的实 例期权 定价与 动态无 套利
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长壁工作面煤层采出采用全部垮落法处 理采空区，从煤层直接顶板开始，由下向上 依次垮落、开裂、离层、弯曲,经过若干时 间终止移动。

各类防隔水煤（岩）柱的尺寸要求一、煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按下列公式计算：1.煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时：H f=H k+H b（3-1）2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时（图3-1）:H f=H L+H b（3-2）式中Hf一防隔水煤（岩）柱高度，m；Hk一采后垮落带高度，m；H L—导水裂缝带最大高度，m；Hb—保护层厚度，m；a一煤层倾角，（。

）根据式（3-1）、式（3-2）计算的值，不得小于20m0式中H k、H L的计算，参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的相关规定。

图3-1煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤（岩）柱留设图二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设（图3-2）可参照下列经验公式计L=0.5KM J——况0m,K P式中：L一煤柱留设的宽度（K—安全系数（一般取M—煤层厚度或采高（P一水头压力（MPa）;K P一煤的抗拉强度（MPa）。

图3-2含水或导水断层防隔水煤（岩）柱留设图三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时（图3-3）,防隔水煤（岩）柱的留设要求如下：⑻(h)W图3-3煤层与富水性强的含水层或导水断层接触时防隔水煤（岩）柱留设图1.当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时，防隔水煤（岩）柱可按图3-3a、图3-3b留设。

其计算公式为：L=L1+L2+L3=Hacsc什HLcot什HLcot8（3-3）2.最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时，防隔水煤（岩）柱按图3-3c留设。

其计算公式为:L=L1+L2+L3=Ha（sin6YOS Scot0）+（Hacos济M）（cot什cotS）30m（3-4）式中L一防隔水煤（岩）柱宽度，m；L1,L2,L3一防隔水煤（岩）柱各分段宽度，m；HL一最大导水裂缝带高度，m；8—断层倾角，（°）6一岩层塌陷角，（°）M—-断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度，m;Ha--断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度，m0]Ha值应当根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压（p）与防隔水煤（岩）柱厚度（M）的比值（Ts=p/M）,并将各点之值标到以Ts=p/M为横轴，以埋藏深度H0为纵轴的坐标纸上，找出Ts值的安全临界线（图3-4）。

综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度的计算公式及适用性分析白利民;尹尚先;李文【摘要】确定煤层顶板导水裂缝带高度可为顶板防治水、采掘工程布置、防水煤柱留设以及瓦斯抽采设计提供依据。

采用井下仰孔注水测渗漏法，实测山西西山煤田镇城底矿8煤导水裂缝带高度为57.98 m，其中冒落带高度16.72 m，裂隙带高度41.26 m。

依据实测结果并收集了8个矿综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度数据，利用数理统计回归分析的方法，得出了适用于综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度计算的经验公式，并与《煤矿安全规程》中相应经验公式进行对比分析，结果表明，该公式适用性好，而《煤矿安全规程》中有关公式应用于中厚煤层综采一次采全高开采条件预测，其误差较大。

%Setting the height of the water conducting zone in roof can provide the basis for prevention and control of roof water, mining and excavation layout, leaving the water prevention coal pillars, design of coal gas drainage. Taking No.8 seam in Zhenchengdi mine, Xishan as a study object, using water injection leakage measurenment method in overhead borehole, the height was 57.98 m, the falling zone height was 16.72 m and the fractured zone height was 41.26 m. Based on observation result from 8 mines in the similar conditions, empirical formulas of wa-ter conducting zone height for fully mechanized mining face were obtained by statistical regression analysis. The contrastive analysis of the corresponding formula in"coal mine safety regulations"was carried out. The result show that the empirical formula has good applicability, formula in"coal mine safety regulations"has relativelylarge er-ror when applied in prediction of the mining conditions for mining height of fully mechanized mining in median thick seam.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P36-39)【关键词】导水裂缝带;井下仰孔注水测渗漏法;回归分析;经验公式【作者】白利民;尹尚先;李文【作者单位】山西焦煤集团西山煤电集团公司，山西太原030052;华北科技学院安全工程学院，北京 101601;山西省朔州市水工程移民办公室，山西朔州036002【正文语种】中文【中图分类】TD741;P641.4导水裂缝带发育高度是煤矿顶板防治水、采掘工程布置、防水煤(岩)柱留设以及瓦斯抽采等设计依据的主要技术参数之一，国内外众多学者对“两带”高度进行了深入研究[1-11]，结果表明，工作面顶板导水裂缝带发育受多种因素的影响，如采厚、采空区的面积、顶板岩层的结构类型、顶板管理方式、煤层的赋存状态和开采条件等，这些因素具有复杂、难定量及非线性等特点。

附录一本规定主要名词解释老空：采空区、老窑和已经报废井巷的总称。

采空区：回采以后不再维护的空间。

水淹区域：被水淹没的井巷和被水淹没的老空的总称。

矿井正常涌水量：矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量。

矿井最大涌水量：矿井开采期间，正常情况下矿井涌水量的顶峰值。

安全水头值：隔水层能承受含水层的最大水头压力值。

防隔水煤〔岩〕柱：为确保近水体下安全采煤而留设的煤层开采上〔下〕限至水体底〔顶〕界之间的煤岩层区段。

水害防治十六字原那么：是指“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采〞。

“预测预报〞是指查清矿井水文地质条件，对水害做出分析判断；“有疑必探〞是指对可能构成水害威胁的区域，采用钻探、物探、化探等综合技术手段查明或排除水害；“先探后掘〞是指先综合探放，确定巷道掘进没有水害威胁后再掘进；“先治后采〞是指根据查明的水害情况，采取有针对性的治理措施排除水害隐患后，再安排回采。

“防、堵、疏、排、截〞五项综合治理措施：“防〞主要指合理留设各类防水煤柱；“堵〞主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层；“疏〞主要指探放老空水和对承压含水层进展疏水降压；“排〞主要指完善矿井排水系统；“截〞主要指加强地表水的截流治理。

探放水：包括探水和防水两个方面。

探水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方等水体的具体空间位置和状况等，其目的是为有效地防治矿井水做好必要的准备。

放水是指为了预防水害事故，在探明情况后采取钻孔等安全方法将水体放出。

冒落带：由采煤引起的上覆岩层破裂并向采空区垮落的岩层X围。

导水裂缝带：冒落带上方一定X围内的岩层发生断裂，产生裂缝，且具有导水性的岩层X围。

抽冒：在浅部厚煤层、急倾斜煤层与断层破碎带和基岩风化带附近采煤或掘巷时，顶板岩层或煤层本身在较小X围内垮落超过正常高度的现象。

带压开采：在具有承压水压力的含水层上进展的采煤。

隔水层厚度：是指开采煤层底板至含水层顶面之间隔水的完整岩层的厚度。

（１）动态涌水量预计。 １）计算公式。 Q′ = 1.366K (2H − M )M ⋅ 1
LgR0 − Lgr0 24 式中：Ｑ为最大涌水量（ｍ３／ｈ）； Ｋ为渗透系数（ｍ／ｄ）； Ｍ为含水层厚度（ｍ）； Ｈ为水头高度（ｍ）； Ｒ０为引用影响半径（ｍ）；
科技资讯 ２０１１ ＮＯ．１９
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
层 很 薄， 沙 层 内 不 存 在 水 。所 以 最 大 涌 水 量 只 计 算 直 罗 组 风 化 带 水 。老 顶 初 次 来 压 后， 工作面涌水分为两个部分：一是采空区周 边含水层侧向补给采空区，这部分属于动 态水， 按照“ 大 井 法 ”进 行 预 计； 二 是 顶 板 垮 落后，垮落带含水层包含的水释放出来流 入到工作面内，这部分水属于静态水，按照 一定的补给度进行预计。
①冒落带高度计算。
Hm
=
100 ∑ 4.7 ∑ M
M +19
+
2.2
=
100 × 3.34 + 2.2 = 11.83m 4.7 × 3.34 +19 ② 导 水 裂 隙 带 高 度 计 算 。根 据 上 述 计
算结果，导水裂隙带高度为：
Hm
=
100 ∑ M 1.6 ∑ M + 3.6
+ 5.6
=
100 × 3.34 = 42.94m 1.6 × 3.34 + 3.6
锦界煤矿位于秃尾河流域东部，矿井 生产揭露表明地下水资源比较丰富。目前矿 井已开采完９个工作面，矿井涌水量已超过 ４５００ｍ３／ｈ，远大于勘探报告预计的涌水量 （原勘探报告预计的正常涌水量７１１．６ｍ３／ｈ， 最大涌 水 量 时８６８．８ｍ３／ ｈ ）。随 着 矿 井 开 采 面积的增大，矿井涌水量呈继续增加的趋 势。

矿井水文地质工程地质常用计算公式目录一、突水系数公式： (1)二、底板安全隔水层厚度(斯列沙辽夫公式)： (2)三、防水煤柱经验公式： (2)四、老空积水量估算公式： (3)五、明渠稳定均匀流计算公式： (4)六、矿井排水能力计算公式： (4)㈠矿井正常排水能力计算： (4)㈡抢险排水能力计算： (5)㈢排水扬程的计算： (5)㈣排水管径计算： (5)㈤排水时间计算： (6)㈥水仓容量： (6)七、矿井涌水量计算： (6)八、矿井水文点流量测定计算方法： (7)㈠容积法： (7)㈡淹没法： (7)㈢浮标法： (7)㈣堰测法： (7)九、浆液注入量预算公式： (8)十、常用注浆材料计算公式及参数： (9)㈠普通水泥主要性质： (9)㈡水泥浆配制公式： (9)㈢水玻璃浓度 (10)㈣粘土浆主要参数： (10)十一、钻探常用计算公式： (10)十二、单孔出水量估算公式： (11)十三、注浆压力计算公式： (11)十三、冒落带导水裂隙带最大高度经验公式表 (12)十四、煤层底板破坏深度计算公式 (12)十五、巷道洞室围岩塑性破坏圈厚度计算 (14)一、突水系数公式：㈠定义：每米有效隔水层厚度所能承受的最大水压值。

㈡公式：Ts＝P/(M-Cp-Dg)式中：Ts—突水系数（MPa/m）；P—隔水层承受的水压（MPa）；M—底板隔水层厚度（m）；Cp—采矿对底板隔水层的扰动破坏深度（m）；Dg—隔水层中危险导高（m）。

㈢公式主要用途：1.确定安全疏降水头；2.反映工作面受水威胁程度。

富水区或底板受构造破坏块段Ts大于0.06MPa/m；正常块段大于0.1MPa/m为受水威胁。

㈣参数取值依据：Ts—常用工作面最大突水系数。

一般按工作面最高水压，最薄有效隔水层厚度计算，或者对工作面分块段计算最大突水系数，取最大一个值作为工作面的最大突水系数。

P—最大水压的取值，一般根据工作面内或附近井下或地面钻孔观测水位与工作面最低标高计算而得，水压值计算至含水层顶面。

煤矿常⽤计算公式及其应⽤范围（地质）矿井⽔⽂地质常⽤计算公式⽬录⼀、突⽔系数公式： (1)⼆、底板安全隔⽔层厚度(斯列沙辽夫公式)： (2)三、防⽔煤柱经验公式： (2)四、⽼空积⽔量估算公式： (3)五、明渠稳定均匀流计算公式： (4)六、矿井排⽔能⼒计算公式： (4)㈠矿井正常排⽔能⼒计算： (4)㈡抢险排⽔能⼒计算： (5)㈢排⽔扬程的计算： (5)㈣排⽔管径计算： (5)㈤排⽔时间计算： (6)㈥⽔仓容量： (6)七、矿井涌⽔量计算： (6)⼋、矿井⽔⽂点流量测定计算⽅法： (7)㈠容积法： (7)㈡淹没法： (7)㈢浮标法： (7)㈣堰测法： (7)九、浆液注⼊量预算公式： (8)⼗、常⽤注浆材料计算公式及参数： (9)㈠普通⽔泥主要性质： (9)㈡⽔泥浆配制公式： (9)㈢⽔玻璃浓度 (10)㈣粘⼟浆主要参数： (10)⼗⼀、钻探常⽤计算公式： (10)⼗⼆、单孔出⽔量估算公式： (11)⼗三、注浆压⼒计算公式： (11)⼗三、冒落带导⽔裂隙带最⼤⾼度经验公式表 (12)⼗四、煤层底板破坏深度计算公式 (12)⼗五、巷道洞室围岩塑性破坏圈厚度计算 (14)⼀、突⽔系数公式：㈠定义：每⽶有效隔⽔层厚度所能承受的最⼤⽔压值。

㈡公式：Ts＝P/(M-Cp-Dg)式中：Ts—突⽔系数（MPa/m）；P—隔⽔层承受的⽔压（MPa）；M—底板隔⽔层厚度（m）；Cp—采矿对底板隔⽔层的扰动破坏深度（m）；Dg—隔⽔层中危险导⾼（m）。

㈢公式主要⽤途：1.确定安全疏降⽔头；2.反映⼯作⾯受⽔威胁程度。

富⽔区或底板受构造破坏块段Ts⼤于0.06MPa/m；正常块段⼤于0.1MPa/m为受⽔威胁。

㈣参数取值依据：Ts—常⽤⼯作⾯最⼤突⽔系数。

⼀般按⼯作⾯最⾼⽔压，最薄有效隔⽔层厚度计算，或者对⼯作⾯分块段计算最⼤突⽔系数，取最⼤⼀个值作为⼯作⾯的最⼤突⽔系数。

P—最⼤⽔压的取值，⼀般根据⼯作⾯内或附近井下或地⾯钻孔观测⽔位与⼯作⾯最低标⾼计算⽽得，⽔压值计算⾄含⽔层顶⾯。

煤矿导水裂隙带高度计算方法研究曹丁涛;李文平【摘要】作者选择煤层近乎水平(倾角＜15′)、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.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2014(025)001【总页数】7页(P63-69)【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【作者】曹丁涛;李文平【作者单位】兖州煤业股份有限公司,山东邹城273500;中国矿业大学,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】TD823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］。

目前，我国对“两带”高度的预计，主要是依据“三下”规程［4］，其给出的经验公式导水裂隙带高度Hf仅与煤层厚度M相关，而实际上煤层顶板“两带”发育高度受到多种因素的影响，如采煤方法、采场采动程度、煤层倾角、煤层采厚、顶板岩层强度、顶板岩层组合结构、采深、工作面斜长、工作面推进速度。

虽然“三下”规程按顶板岩石单轴抗压强度将顶板划分为坚硬、中硬、软弱、极软弱四个类型，但由于岩层的多层结构，具体应用时四种类型的划分不易规范。

育情况、坑坡崩塌滑坡情况、回填情况）、塌陷坑的形态、排列 方式、分布与采空区的对应关系、发生时间等
四、稳定性评价 包括：
塌陷体稳定性评价 采空区稳定性评价 评价方法： 定性评价方法 定性、半定量评价方法
1、塌陷体稳定性评价
地面塌陷体的稳定性评价以定性的方法评价，参照中国地质环境监
测院《县（市）地质灾害调查与区划基本要求实施细则》中关于塌陷
百色乐业，大石围天坑最大深度613m，坑口东西长600m，南北宽420m，
Hm＝ 100 M 2.2
4.7 M 19
HHmm＝＝6.21200.11M0M03M2
M
1.5
16
2.5
Hm＝ 100 M 1.2
Hm＝ 100 M 2.2 7.0 M 63
4.7M 19
Hm＝ 100M 1.5 6.2M 32
Hm＝7.0100MM 63 1.2
急倾斜煤层最大导水裂隙带高度计算（倾角55～90°）
采
1、底板移动角、边界角大于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图
空
区
Ⅱ
地
L2
面
Ⅰ
塌
L1
S1 S2 Ⅰ'
L
陷
稳
Ⅱ'
定 性
Ⅱ
L2
L1
地表
L
Ⅱ'
评
M＝H Li
价
β0 β
α
采 空 区 地 面 塌 陷 稳 定 性 评 价
2、底板移动角大于煤层倾角、边界角小于煤层倾角时平面及倾向剖面示意图
Ⅲ
L2
Ⅰ
L1
S1 S2
Ⅰ'
2、开采情况
开采历史、现状和将来 包括：建井时间、闭矿时间、主井深度（开采水平）、倾 向宽度、走向长度、采矿方式、顶板管理方式、开采煤层、

郁家寨各煤层垮落带及导水裂隙带的估算对于多层煤及层群开采，大多数煤矿都是采取上行式开采顺序，即先采下部煤层再采上部煤层。

上部煤层开采时一般对下部煤层的影响不如先开采下部煤层对上部煤层的影响。

因为在采下部煤层时，受到矿压的影响，除了会对主采煤层的底板下一定范围内会产生破坏以外，煤层上部岩层由于受到重力、矿压等各方面因素影响，会形成“三带”，垮落带、裂隙带、弯曲带。

在所采煤层受到水害影响时，垮落带、裂隙带也被称为矿井导水裂隙带。

导水裂隙带的高度主要跟所采煤层的采高、构造、顶底板岩性、主采煤层的物理特性有关。

这里对郁家寨各煤层垮落带及导水裂隙带的估算仅供参考。

1、C9煤层煤层垮落带及导水裂隙带的估算由于郁家寨煤矿生产地质报告没有对C9顶底板进行岩性说明，在分析C9煤的自然抗张强度和饱和抗压强度时可以在参照C10、C11的数据的基础上通过分析C9、C10、C11煤之间的关系，由于C9、C10煤顶板岩性相近，可以得出C9煤和C10煤的物理特性是差不多的，由于C10煤的顶板为砂岩在自然状态下的σ压介于51.11~56.29mpa ，在饱和状态下的σ压等44.09mpa ，属坚硬类型。

而C9煤的顶板也是也应该属于坚硬类型。

①煤层垮落带的计算：(1)cos m Hm k a=- =1.98(1.151)cos25-⨯ =14.565m其中Hm 是垮落带高度。

m 是所采煤层的厚度。

k 是岩石的碎胀系数。

a 为所采每层的倾角。

②煤层导水裂隙带的计算：10018.91.2 2.0mH i m =±+∑∑100 1.9818.91.2 1.98 2.0H i ⨯=±⨯+ =54.147mH1i 为导水裂隙带高度。

m ∑为所采煤层的累积采高，当煤层可以一次采全高时，m ∑也就是所采煤层的厚度h 。

说明：按照公式计算的导水裂隙高度应该介于最大值与最小值之间，这里在计算只取其最大值。

2、C10煤的煤层煤层垮落带及导水裂隙带的估算C10煤顶板为砂岩，在自然状态下的抗压强度为51.1~56.29mpa ，平均为53.70mpa ，在饱和状态下抗压强度为44.09mpa ，而当岩层的的抗压强度介于40~80mpa 时就归化为坚硬岩层。

2019年第6期西部探矿工程*收稿日期：2019-01-03修回日期：2019-01-07第一作者简介：魏骏（1990-），男（汉族），河南中牟人，助理工程师，现从事水工环地质技术工作。

新密某煤矿地下开采对含水层破坏的评估方法魏骏*，胜信娟（河南省地质矿产勘查开发局第一地质环境调查院，河南郑州450007）摘要：以新密某煤矿为例，阐述了矿区含水层破坏现状，分析了含水层破坏的特征、发展历程等，评述了矿山开采对含水层破坏的评估方法。

关键词：煤矿；含水层破坏；评估中图分类号：F407.21文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2019)06-0113-021概述煤矿企业快速发展极大促进了我国社会和经济的发展。

但是不合理的煤炭资源开发会引起水土环境污染和生态环境破坏等问题。

因此为了降低不合理的煤炭资源开发引起的负面影响就要开展矿山地质环境保护与治理恢复工作，而进行准确、合理的矿山地质环境影响评估是开展矿山地质环境保护与治理恢复工作的基本前提。

本文以新密某煤矿为例，阐述了矿业活动对含水层影响和破坏的现状评估及预测评估过程和方法。

2工程概况该煤矿位于新密市牛店镇武村境内，东北与河南省省会郑州市直线距离50km ，东距新密市直线距离11km ，西南距登封市22km 。

矿区南北长约490m ，东西宽约590m ，面积0.2014km 2。

该矿井开采煤层为二1煤，核定生产规模为15×104t/a 。

根据矿井生产能力，设计矿井服务年限为4.89年，开采标高+105~+195m 。

3矿区水文地质条件矿区位于王庄井田范围内，井田为基岩全掩盖区。

边界均为自然边界，间接接受大气降水的补给。

井田主要含水层有奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层，上石炭统太原组灰岩含水层，二1煤层顶板砂岩裂隙孔系含水层四系冲积层含水层。

含水层之间广泛分布的隔水岩层或弱透水岩层。

矿区地下水的补给主要有大气降水补给、地表径流补给、地下径流补给和老空区补给等4种形式。

3、充分采动角（ψ1、ψ2、ψ3）
在主断面上，移动盆地均匀下沉区边界点与同侧采空区边界点连线，在采空区一侧与煤层之夹角为充分采动角。在采空区下山边界、上山边界及走向边界的充分采动角分别以符号ψ1、ψ2和ψ3来表示。
4、最大下沉角（θ）
地表为非充分采动时，出现碗形盆地。在倾斜主断面上，移动盆地的最大下沉点与采空区中心连线，在下山方向与水平线的夹角为最大下沉角。如果地表充分采动时，可以用均匀下沉区中心点来求最大下沉角。
在移动盆地的主断面上，盆地的尺寸最大，移动变形值也最大，而且在主断面内的地表点基本上没有垂直于主断面的水平移动。所以，地表在主断面内所表现的移动规律是能够代表盆地的移动特征的。
开采水平煤层时，两个主断面均通过采区中心。开采倾斜煤层时，倾向主断面仍通过采区中心，而走向主断面则需根据最大下沉角θ来确定。
二、倾斜煤层及急倾斜煤层
倾斜煤层由于倾角变大，上覆岩层除有沿法线方向的弯曲外，还要沿层面向下错动，使岩层各点的移动偏向采空区下山方向。当移动稳定后，上覆岩层也会出现冒落带、断裂带和弯曲带。
开采急倾斜煤层时，岩层移动的情况就复杂多了。当煤层采空后，顶板岩层向采空区弯曲并沿层面向下移动；底板岩层有时也会向采空区隆起，并沿层面向下滑。当上履岩层的应力超过极限强度后，同样会断裂、垮落，并充填采空区。由于充填的岩石会沿采空区底板下滑，使得采空区下部被填满、压实，而采空区上部又被垮空，于是采空区上部的上覆岩层继续弯曲、断裂、冒落，岩层的移动加剧，而下部的岩层移动趋于稳定。
一、开采水平或倾斜煤层时
在采空区上方地表随基岩下沉、弯曲，形成一个具有一定范围的洼地，这个洼地即是地表移动盆地，又称为下沉盆地。在移动盆地边缘的表土上可能出现不同程度的裂缝，裂缝一般平行于采区的边界方向发展，其形状如楔形，上宽下窄，一般最深到地下五米左右就消失了。

工作面上覆岩冒落导水裂隙两带高度的确定张发亮;何启林【摘要】In order to determine the heights of the caving zone and the permeable fracture zone of the overlying strata of working face, and to select mine waterproof coal pillar properly to ensure production safety, the three dimensional object is transformed into a two -dimensional plane model by using analog simulation theory at first, then according to the simulation of the actual mining process, the heights of the "two zones" are determined. The Mohr Coulomb plastic model is established with the numerical simulation software FLAC to simulate the variation in roof stress. Meanwhile, the heights of the "two zones" of strata are figured out by empirical formula. Finally, the comprehensive comparison shows that the maximum height of the caving zone is 18.5 m and the maximum height of the permeable fracture zone is 58.0 m of the overlying strata of 1206( 1 ) working face No. 14 coal seam in Zhenghang Mine.%为了确定工作面上覆岩层冒落带和导水裂隙带的高度，更好的指导矿井防水煤柱的留设，保证矿井安全生产，实验首先运用相似模拟理论将三维问题转化为二维平面模型，通过模拟实际开采过程，确定两带高度，并运用FLAC数值模拟软件建立莫尔库仑塑性模型，模拟顶板应力变化，同时结合经验公式对覆岩两带高度进行计算，最终综合比较得出：针对正行矿1206（1）工作面14煤上覆岩冒落带最大高度为18．5In，导水裂隙带最大高度为58．0m．【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2012(027)004【总页数】5页(P66-70)【关键词】冒落带;导水裂隙带;相似模拟;数值模拟;经验公式【作者】张发亮;何启林【作者单位】安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南232001;安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TD824.6随着综合机械化采煤方法的广泛应用，在煤炭产量大幅度提高的同时，开采中的灾害也频频发生，工作面突水就是其中的一种，由于地质条件多变复杂，加上采动和矿压等诸多因素的影响，煤层覆岩的高度、破坏程度和发展状态都会发生一定的变化，若存在含水层，在深部煤层长壁工作面开采后，上覆岩层形成裂隙导水通道，对矿井的安全生产构成了极大的威胁［1，2］.目前，运用单一的方法测定导、冒两带不能精确得出实验结果，鉴于此，此次实验综合了相似模拟、数值模拟和经验计算3种方式，从而可以更好的提高实验结果的准确性.文中以正行煤矿1206(1)工作面为工程背景，其走向长1 000 m，倾向长373 m，采高3.7 m，所采的14煤，最薄0.2 m，最厚达 3.7 m，采煤厚度平均倾角为3°，工作面主要充水水源为14煤顶板砂岩裂隙水，对开采影响较大.由于水体下安全煤岩柱的高度，是由导水裂隙带或冒落带高度加保护层厚度构成［3，4］，因此，根据正行矿的地质开采条件，深入研究14煤层覆岩破坏状态、“两带”高度，对于正确选取安全煤岩柱高度、防治水患的技术措施以及回采上限，实现近水体下安全、合理的开采，具有非常重要的意义［5，6］.1 相似模拟“两带”高度的确定1.1 模型的建立1)模型的简化:将空间三维模型转化成平面应变模型，采用二维(平面)相似材料模拟试验进行研究，从而获取“两带”的形成和变化规律.2)基本原理:相似三定律(相似定律、π定律、相似存在定律).根据相似原理，模型设计参数如下:约定模型的几何相似比Cl=1/100，容重相似比Cγ=1/1.6，应力相似比Cσ=Cγ×Cl=1/1.6×1/100=1/160，时间相似比Ct=(Cl)1/2=1/10，外力相似比Cf=CγCl3=1/1 600 000.3)相似材料的选取:此次实验选取河砂为骨料，石灰和石膏为胶结料，云母粉为分层材料.通过改变骨料与胶结材料的成分模拟出不同类型的岩层.1.2 测点布置在模型中，距煤层底板2 cm，煤层中，以及距煤层顶板5，15，25，35，45，55，65，75，85，100 cm 的水平方向分别布置1号～12号十二条监控线，在每条监控线上每隔40 cm布置1个检测点.模型开采长度为240 cm，即相当于沿工作面走向长度推进240 m.在模型的两侧边界各留设30 cm煤柱充当边界煤柱，用以消除边界影响.开采从模型的左侧开始，先在模型左侧开设切眼，切眼宽度为8 cm.工作面每次推进4 cm，每隔2 h回采一次.利用应变仪监控岩层变形特性，采掘过程中应变的变化是由电脑控制的YJD-27动静态电阻应变仪数控巡回监控系统自动采集应变信息，同时辅以拍摄和对顶板垮落过程进行描述.1.3 顶板垮落的模拟结果分析直接顶暴露面积由于工作面的推进而逐渐扩大，当推进至4 cm时，直接顶出现较微弱的裂隙现象，当推进至7 cm时，裂隙现象变的越发明显，并出现部分垮落现象，当推进至12 cm时，直接顶完全垮落，此后，随着工作面不断的推进，直接顶基本上也随着垮落.直接顶岩性为泥岩，冒落块度并不大，除局部冒落比较充分，充填采空区效果较好，利于顶板管理.随着工作面的继续推进，直接顶垮落面积增大，基本顶岩层呈现微弱弯曲下沉趋势，并且在岩层内产生微纵向裂隙;随着工作面的继续推进，暴露顶板的面积增大，当工作面推进34 cm时，基本顶岩层出现首次次垮落，其垮落步距为34 cm.基本顶岩层垮落后，由于工作面的继续推进，顶板则发生周期性垮落，每次垮落步距如表1所示.顶板周期垮落步距为7～14 cm.在开采时因为采空区空间变大，致使已垮落的下端岩层发生向工作面翻转的现象.试验同时发现顶板岩石垮落不是完全杂乱无章的，其主要特点是，由于垮落的岩层岩块会相互叠压，并且沿采空区推进方向岩石垮落形成脊峰，从而导致下端岩层的碎胀系数比上端岩层的碎胀系数大.实验共模拟了一次基本顶初次来压以及16次基本顶周期来压，基本顶平均周期来压的步距为10.6 m.表1 基本顶来压步距统计表Tab.1 Statistical table of old roof pressure step来压性质来压步距/m 周期来压步距均值/m初次来压周期来压1周期来压2周期来压3周期来压4周期来压5周期来压6周期来压7周期来压8周期来压9周期来压10周期来压11周期来压12周期来压13周期来压14周期来压15周期来压16 34.0 9.0 10.7 7.0 14.0 9.8 12.8 12.5 10.0 11.2 10.8 14.0 11.3 14.0 8.8 13.0 8.0 10.61.4 覆岩发展规律的模拟结果分析1.4.1 冒落带切眼附近:岩石垮落比较规则，最大冒落带高度16.4 cm，相当于实际采高的 4.4倍(实际采厚 3.7 m)，经过测试，岩层断裂角为67°.沿切眼向上，末端顶板剪切断裂的方向是逐渐沿采空区方向内错的，图1为开切眼附近顶板垮落的实照图.终采线附近:经宏观测定整体冒落带状态，其发展高度约为13.4 cm，为采高的3.6倍左右.通过测量，岩层断裂角为52°，图2为终采线附近顶板垮落状态的实照图. 试验还发现，在厚度方向上，冒落带的岩层构造特点和其稳定性也是相异的，下位岩层是不规则的冒落带，其厚度是煤层采厚的1.7～2.1倍，上位岩层则是规则的且具有一定稳定性的冒落带，此部分岩层和后方已经冒落的矸石互相作用，逐渐形成了“半拱”式的构造形态，并且由于工作面的不断推进和直接顶的回转，其还将形成此类结构的岩石不断回转.同时，由于工作面的采动也将破坏拱脚，从而使这类“半拱”式构造形态失去原来的稳定性，逐层冒落，但最多冒落至其上方稳定的“砌体梁”形结构.1.4.2 导水裂隙带切眼附近:裂隙带位于冒落带上方，由于受采动影响在岩层中产生大量裂隙，并且这些裂隙随采动的变化也会发生张开与闭合的运动，裂隙带内部自下部向上部岩块排列整齐.待岩层移动稳定后，通过整个裂隙带的宏观测定，其发育高度达58 cm，为采高的15.7倍左右.裂隙带中裂隙主要有2类:垂直以及斜交于岩层层面的裂隙与平行岩层层面间的离层裂隙.因为裂隙带的高度比较大，所以在裂隙带的下部岩层内的横向裂隙和纵向裂隙是相互连通的.在裂隙带的上方尽管有横向细微裂隙和纵向细微裂隙存在，但相互并没有完全连通，因而不具备导水性.图3为开切眼处裂隙分布规律实照图.切眼附近覆岩裂隙分布特点:裂隙的发育高度为58 cm，其中，在距煤层顶板0～58 cm范围内裂隙相互连通，在距离煤层顶板58 cm以上虽然有裂隙发育，但相互不连通，在距煤层底板36 cm处，裂隙向切眼后段水平延伸的距离约为19 cm. 终采线附近:通过整个裂隙带的宏观测定，其发育高度为50 cm，为采高的13.5倍.其中，在距离煤层顶板0～50 cm范围内裂隙相互连通，在距煤层顶板50 cm以上虽有裂隙发育，但相互不连通.同样，裂隙带中的裂隙主要有垂直及斜交于岩层层面的裂隙和离层裂隙.在裂隙带的下部岩层内的纵向裂隙和横向裂隙也是相互连通的.在裂隙带的上部尽管有细微裂隙存在，但未完全连通，不具备导水性，终采线前方距离煤层顶板30 cm向煤体侧裂隙水平最大延伸长度为4 cm.图4为终采线处裂隙分布规律实照图.通过相似模拟试验分析，最终得出冒落带高度为13.4～16.4 m，导水裂隙带高度为50～58 m.图1 顶板冒落状态的实照(切眼附近)Fig.1 Authentic photograph for roof falls state near the cut eye图2 顶板垮落状态的实照(终采线附近)Fig.2 Authentic photograph for rooffalls state near the stop line图3 裂隙分布规律(开切眼处)Fig.3 Rule of fracture distribution near the cut eye图4 裂隙分布规律(终采线处)Fig.4 Rule of fracture distribution near the stop line2 数值模拟确定“两带”高度2.1 边界条件的选择走向模型Ⅰ与倾向模型Ⅱ采用相类似的边界约束条件，在模型的左、右边界与底界采用零位移边界条件，具体作如下处理:左右边界取u=0，v≠0(u为x方向位移，v为y方向位移)，即单约束边界.底边界取u=v=0，为全约束边界.在计算模型中，坐标系可按如下规定:平行煤层方向为x轴，垂直煤层方向为y轴，铅直方向即重力方向为z轴，向上为正.莫尔库仑塑性模型所涉及的岩，土体物理力学参数包括:体积模量B，剪切模量S，粘聚力C，内摩擦角φ，质量密度ρ.其中，B和S是由岩、土体的变形模量和泊松比确定的.按照上述原理，确定最终有效的岩体物理力学参数，并以此作为本次数值模拟的输入参数.具体测试结果参数见表2.表2 煤层顶底板参数表Tab.2 Form of roof-floor of coal seam notices顶板名称岩石名称厚度/m 岩性特征基本顶细砂岩 11.80 浅灰-灰白色，分选一般，钙质胶结，夹条带状泥质薄层.直接顶泥岩 2.40 灰色，性松脆，具滑面，含少量植化碎片，上部含砂量增大，局部相变为砂质泥岩13-1煤 0.00～0.59 黑色，块状，染手，金属光泽，为亮煤泥岩 1.60～4.10 灰色，性松脆，具滑面，局部微含砂，含少量植化碎片伪顶/ / /直接底砂质泥岩 2.70 灰色，较致密，块状，砂泥质结构，夹有菱铁结核，植物化石碎片丰富，参差状断口.基本底中砂岩 2.10 浅灰色，以石英为主，钙质胶结，含有菱铁质，水平层理，分选差，垂直裂隙发育砂质泥岩9.30 灰色，富含植化碎片，局部夹菱铁结核，下部夹 0.1 m 浅灰色细砂岩2.2 结果分析运用FLAC模拟，以“莫尔库仑准则”［7］为基础，判别每个点具体所处在什么样的应力状态.FLAC模拟输出具体规定为:0是一直处在弹性状态的单元，1是屈从且逐步过渡到塑性状态的单元，2是一直处在塑性状态的单元，3是大于单轴抗张力的单元，4是大于且屈从于单轴抗张力的单元.这5种状态通过计算机模拟构造出等值线，从而清晰的表现出受采动影响的覆岩破坏状态.由于岩石本身就属于脆性材料，一旦进入塑性状态以后，其脆性也将被破坏.以岩层而言，岩层本身就具有裂隙，这些裂隙随着脆性的破坏会继续延伸，同时也将可能产生出新的裂隙，且在裂隙之间会产生通道，最终会破坏岩层完整性，因而，确定导水裂隙带高度以塑性破坏为标准是一种非常合理的方法.图5和图6表示工作面沿走向与倾向的塑性区范围等值线图.图5 工作面开采后覆岩塑性区分布走向模型Fig.5 Toward a model of strata plastic zone distribution after working face has been exploited图6 工作面开采后覆岩塑性区分布倾向模型Fig.6 Trend a model of strata plastic zone distribution after working face has been exploited由走向覆岩塑性区分布图可得出，受工作面采动影响后，有4个区域分布于覆岩塑性区内，除了边界条件制约的左右边界塑性区和上方塑性区，采空区顶端与煤壁顶端的塑性区对岩层裂隙带高度的影响起着重要作用，分析模拟结果，确定覆岩内塑性区分布最大高度为56.5 m.由倾向覆岩塑性区分布图可得，在工作面上方塑性区分布的最大高度是56.5 m，在工作面下方，塑性区分布的最大高度是49.5 m.工作面上端拉应力相对比较集中，造成塑性区域范围扩张，其塑性区域的分布与工作面下端基本保持一致.从模拟覆岩分布特点和破坏状态，很容易划分出两带高度.通过模拟出的平面图上两带高度的结果，得出两个点的冒高和导高，且在所搜索的数值里选取最大值，最终运用FLAC模拟，由塑性条件得出冒落带高度为16.4 m;导水裂隙带高度为49.5 ～56.5 m.3 煤层法向“两带”高度的综合判定根据经验公式［8］计算导、冒两带高度其中冒落带高度(HD).可按式(1)计算:式中，M:采煤厚度(m);W:顶板的下沉量，视具体情况，一般取0 m;K:垮落岩石的碎胀系数，一般1.2;α:煤层倾角(°).从而可以推出冒落带的高度为导水裂隙带高度(HD＇，HD″). 按覆岩性质分别计算:14煤的上覆岩层可作中硬岩层(20～40 MPa)处理，取中硬岩层经验公式为导水裂隙带经验公式，即:把14煤采厚M=3.7 m代入上式得导水裂隙带上、下限高度为根据公式计算可以得出冒落带高度为18.5 m，导水裂隙带高度为44.5～48.5 m，结合相似模拟结果与FLAC的数值模拟结果，可确定正行矿1206(1)工作面14煤上覆岩冒落带高度为13.4～18.5 m，导水裂隙带高度为44.5～58.0 m，58 m以上为弯曲下沉带.4 结论1)1262(1)综采面覆岩冒落带高度 13.4～18.5 m，导水裂隙带高度为44.5 ～58.0 m.2)采空区覆岩内的各点下沉数值自顶而下逐渐增大，展示了覆岩内自下而上垂直三带的发展过程;由近到远，两侧煤柱的上方覆岩的下沉数值逐渐变小且在基岩面处形成不对称的下沉盆地，盆地的中心点向倾斜方向偏移.3)对覆岩破坏程度产生的主要因素为工作面的推进速度、周期来压、覆岩岩性、采高等因素.4)覆岩破坏状态与发展高度一般与采厚成正比例关系;1262(1)综采面覆岩岩性主要是砂质泥岩类岩层，其强度比较高，覆岩破坏程度与高度也会显著增大;在其它条件相同时，保持工作面连续而快速的推进，对减少和抑制覆岩破坏程度，防止工作面大量涌水与突水起着至关重要的作用.参考文献:【相关文献】［1］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［M］.北京:煤炭工业出版社，2006.Supervision and Management Bureau of National Safety Production，Safety Supervision Bureau of National Coal Mine.Coal mine safety regulations［M］.Beijing:Coal Industry Press，2006.［2］张国枢.通风安全学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1999(6):268-270.ZHANG Guoshu.Ventilation and safety technology［M］.Xuzhou:China Mining University Press，1999(6):268-270.［3］马保明，张宏，钱自卫.分层开采覆岩导水断裂带高度的确定［J］.煤炭技术，2011，40(6):60-62.MA Baoming，ZHANG Hong，QIAN Ziwei.Determination of heights of caving and permeable fracture zone with slicing method［J］.Coal Technology，2011，40(6):60-62.［4］王连富，李卫东，刘道文，等.综放采场覆岩破坏高度的实测方法及应用［J］.煤矿开采，2005，39(3):72-73.WANG Lianfu，LI Weidong，LIU Daowen，et al.Measurement method and application of strata damage height in fully-mechanized sublevel caving face ［J］.Coal Mining Technology，2005，39(3):72-73.［5］刘玉德，张东升，范钢伟.沙基型浅埋煤层保水开采工程实践研究［J］.湖南科技大学学报(自然科学版)，2011，26(1):15-20.LIU Yude，ZHANG Dongsheng，FAN Gangwei. Research on the engineering practice of aquifer-protective mining in the shallow sandbed-rock coal seam［J］.Journal of Hunan University of Science and Technology(Natural Science Edition)，2011，26(1):15-20.［6］刘秀英，张永波.采空区覆岩移动规律的相似模拟实验研究［J］.太原理工大学学报，2004，35(1):30-33.LIU Xiuying，ZHANG Yongbo.Similarity simulation experiment study on regularity of strata movement in goaf［J］.Journal of Taiyuan University of Science and Technology，2004，35(1):30-33.［7］戴华阳，刘继岩，廉旭刚，等.厚黄土层条件下综放开采覆岩破坏数值模拟研究［J］.湖南科技大学学报(自然科学版)，2010，25(3):1-4.DAI Huayang，LIU Jiyan，LIAN Xugang，etal.Numerical simulation study on overburden rock damage by fully mechanized caving under thick loess layer［J］.Journal of Hunan University of Science andTechnology(Natural Science Edition)，2010，25(3):1-4.［8］李锋，杨战旗.综放面覆岩破裂数值模拟及高位钻场参数优化［J］.中国煤炭，2012，38(1):99-102.LI Feng，YANG Zhanqi. Numerical simulation of overlying strata fracture in fully-mechanized top-coal caving face and parameter optimization of high-level drilling site［J］.China Coal，2012，38(1):99-102.。

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。

矿井⽔⽂地质常⽤计算公式矿井⽔⽂地质常⽤计算公式⽬录⼀、突⽔系数公式： (1)⼆、底板安全隔⽔层厚度(斯列沙辽夫公式)： (2)三、防⽔煤柱经验公式： (2)四、⽼空积⽔量估算公式： (3)五、明渠稳定均匀流计算公式： (4)六、矿井排⽔能⼒计算公式： (4)㈠矿井正常排⽔能⼒计算： (4)㈡抢险排⽔能⼒计算： (5)㈢排⽔扬程的计算： (5)㈣排⽔管径计算： (5)㈤排⽔时间计算： (6)㈥⽔仓容量： (6)七、矿井涌⽔量计算： (6)⼋、矿井⽔⽂点流量测定计算⽅法： (7)㈠容积法： (7)㈡淹没法： (7)㈢浮标法： (7)㈣堰测法： (7)九、浆液注⼊量预算公式： (8)⼗、常⽤注浆材料计算公式及参数： (9)㈠普通⽔泥主要性质： (9)㈡⽔泥浆配制公式： (9)㈢⽔玻璃浓度 (10)㈣粘⼟浆主要参数： (10)⼗⼀、钻探常⽤计算公式： (10)⼗⼆、单孔出⽔量估算公式： (11)⼗三、注浆压⼒计算公式： (11)⼗三、冒落带导⽔裂隙带最⼤⾼度经验公式表 (12)⼗四、煤层底板破坏深度计算公式 (12)⼗五、巷道洞室围岩塑性破坏圈厚度计算 (14)⼀、突⽔系数公式：㈠定义：每⽶有效隔⽔层厚度所能承受的最⼤⽔压值。

㈡公式：Ts＝P/(M-Cp-Dg)式中：Ts—突⽔系数（MPa/m）；P—隔⽔层承受的⽔压（MPa）；M—底板隔⽔层厚度（m）；Cp—采矿对底板隔⽔层的扰动破坏深度（m）；Dg—隔⽔层中危险导⾼（m）。

㈢公式主要⽤途：1.确定安全疏降⽔头；2.反映⼯作⾯受⽔威胁程度。

富⽔区或底板受构造破坏块段Ts⼤于0.06MPa/m；正常块段⼤于0.1MPa/m为受⽔威胁。

㈣参数取值依据：Ts—常⽤⼯作⾯最⼤突⽔系数。

⼀般按⼯作⾯最⾼⽔压，最薄有效隔⽔层厚度计算，或者对⼯作⾯分块段计算最⼤突⽔系数，取最⼤⼀个值作为⼯作⾯的最⼤突⽔系数。

P—最⼤⽔压的取值，⼀般根据⼯作⾯内或附近井下或地⾯钻孔观测⽔位与⼯作⾯最低标⾼计算⽽得，⽔压值计算⾄含⽔层顶⾯。

文家坡煤矿4101采空区覆岩层“两带”高度综合判定摘要】本文利用钻孔冲洗液漏失量观测、钻孔电视观测、钻孔测井观测3种不同的探测手段分别对文家坡煤矿的4101首采工作面进行了探测，通过对4101面“两带”高度探测结果分析后表明：导水裂缝带高度64.36m，垮落带高度27.26m；裂采比和垮采比分别为16.94和7.17倍。

比较三种探测手段，钻孔电视探测法是最佳的探测方法，而钻孔冲洗液漏失量观测法次之，钻孔测井法受限性很大。

【关键词】采空区覆岩层；“两带”高度；综合判定；冲洗液漏失量观测；钻孔电视观测；钻孔测井观测为准确探查煤层采空区覆岩层“两带”对矿井安全开采的影响程度，以便采取合理有效的防治水技术措施，有必要开展“两带”观测孔施工和观测技术研究工作。

本文以彬长矿区文家坡煤矿4101首采面为例，运用多种技术手段，对综采工作面采空区覆岩层“两带”形态进行观测，确定了该矿的“两带”发育高度数值。

1地质概况彬长矿业公司文家坡煤矿设计生产能力600万t/a。

2016年8月开始试运行。

4101为首采工作面，工作面宽240m，走向长2800m，走向长壁综采一次采全高，全部垮落法管理顶板。

开采侏罗纪中统延安组第一段的4号煤层，采高4m，平均倾角3°。

4号煤层直接顶板为细粒砂岩、泥岩，厚度2.0～18.0m；基本顶为细粒砂岩、粗粒砂岩，厚度8.9～18.8m，平均厚度14.2m，为含水层；其上为延安组第三段，岩性主要为细砂岩、泥岩，厚度37.12～61.58m，平均厚度47.77m，为隔水层；再往上为直罗组砂岩裂隙承压含水层，厚度11.28～31.67m，平均厚度20.2m。

总之，4号煤层采空区覆岩裂隙发育，较风化，抗水浸能力差，强度较低，坚固性较差，随采易冒落，抗压强度小的岩体。

资料显示，4101面正常涌水量184.87m3/h，最大涌水量500m3/h。

涌水量出现呈现随着工作面推进距离的增大而涌水量增加的特征。

6 地表沉陷影响评价煤炭开采最显著的特征是地表塌陷及其对生态的影响。

主要表现在对地表形态、土地资源及农田、地面建筑、铁路公路、地下水、地表水、水土流失、滑坡及井田内的植被破坏等方面的影响。

地表沉陷的预测计算按煤炭工业三下采煤规程中规定的概率积分模式进行预测和评价。

6.1 地表沉陷的预测方法及模式根据井田地质、煤层赋存条件、采煤方法等开采技术条件，以及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中所列预计方法，本次评价采用概率积分法进行地表变形预测。

概率积分法预测模式如下：（1）井田煤层为缓倾斜煤层，对主剖面地表移动变形，充分采动时按下面公式计算：下沉：rx mmd cmeM xW 2倾斜：mmm e rW xi rx cm/2曲率：merx rW xK rxcm /102322水平移动：mmew b x U rxcm2)(水平变形：mmm erx rWbx rxcm/22（2）非充分采动时按下面公式计算：下沉：mmd emm d e Mx W rx r x cm122)()(倾斜：mmm eerW xi rx rxcm /221曲率：merLX erx rW x K rxrxcm /1023222水平移动：mme eW b x U rx rxcm 221)(水平变形：mmm erLX erx rW x K rxrxcm /2)(222（3）在计算倾向主剖面，公式同上，仅需以Y 代X ，以rl(或r2)代r 即可。

（4最大下沉值：W cm =m ·q ·cos α(mm)最大倾斜值：)/(m mm rW i cm cm 最大曲率值：231.5210/cmcmW Kmr最大水平移动值：U cm =b ·w cm (mm)最大水平变形值：mmm rW bcm cm/52.16.2 参数选取井田构造简单，总体为走向北东—北北东，倾向北西—北北西的单斜构造，地层倾角为2°～10°。