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2011-02-27 10:01浅析断层构造突水机理及防治措施浅析断层构造突水机理及防治措施作者徐睿屠世浩郑西贵摘要：总结了断层突水特征，根据突水机理的不同将其分为直接突水和间接突水，并分析了其中的影响因素及影响机制。
最后，基于突水的3个条件所属的不同范畴从水文地质和采动力学等几个方面来阐述防治措施，并结合我国一些突水实例进行探讨。
关键词：断层：突水机理；裂隙；突水特征；防治措施1 概况煤矿突水是威胁矿井安全生产的主要因素之一，据统计，近30 a间我国发生过200多起淹井事故。
我国煤矿水文地质条件比较复杂，但引起突水事故的主要是底板奥灰岩溶水。
目前，我国受底板岩溶水威胁的矿井高达222处，有51对矿井随时都有突水的可能，随着开采水平的延深，煤层受底板含水层的威胁越来越大。
从目前各矿区突水的统计资料来看，约80%的突水事故是由于断层引起的，其他的突水事故也可能是由于隐伏断裂引起的，所以，煤矿底板的突水问题实质上是断层的突水问题，分析和研究在各种情况下的断层突水机理，对矿井安全生产有十分重要的意义。
2 煤矿断层突水特征(1)大多数突水位置为正断层的上盘。
因为在正断层的上盘开采时，产生的矿山压力通过煤柱作用在断层面上，使断层带裂隙产生剪切运动，而下盘开采产生的矿山压力通过煤柱作用在下伏岩层上，对断层面没明显的影响。
(2)断层的交汇处或尖灭端易突水。
断层的交汇处和尖灭端是应力集中的地段，由于应力集中，导致裂隙发育，易于突水。
(3)小断层密集带也是易发生突水的部位。
主断层派生的次级序次的小断层成群出现时，裂隙发育，有利于导水通道的形成，同时因与主断层构造联系，易诱发突水。
(4)2条及其以上的近距离平行的正断层的上盘易突水。
由于断层之间的岩层受断层的错动影响，岩石破碎，裂隙发育，断层带较宽，对隔水底板破坏范围较大，因而易突水。
(5)同一条断层愈往深部愈易发生突水。
(6)采空区周边断层或小断裂地段的岩层易发生底胀突水。
煤层底板突水机理的初步探讨1、以位于永夏煤田的新桥井田为例，系统总结了研究区煤层底板的水文地质结构特征以及水文地质条件的区块化特征，阐明了底板岩层厚度、岩层强度（含岩性）以及岩层组合关系的空间差异性。
2、提出了研究区底板水文地质结构的“三层段”划分方法，并以此将研究区煤层底板隔水层划分成四类结构模型；在此基础上，探讨了岩层厚度、岩层强度（含岩性）以及岩层组合关系对底板采动破坏及阻隔水能力的定性与定量影响。
3、基于底板岩层的抗破坏能力（强度比值系数）、阻隔水能力（质量比值系数）以及隔水层厚度等关键因素，提出了综合反映底板岩层结构组合关系的“结构比值系数”概念以及底板阻隔水能力的定量计算与评价方法，为定量评价煤层底板的阻隔水能力奠定了方法基础。
徐智敏，男，1981年6月生，四川简阳人，中共党员，副教授，博士生导师，中国矿业大学水文与水资源系主任。
主持国家自然科学基金项目2项、国家“973”计划项目子课题1项、国家重点研发计划项目子课题2项、企业横向课题25项。
在国内外学术期刊上发表论文40余篇（SCI、EI检索20余篇），授权国家发明专利5项，获省部级科技进步奖12项，出版专著3部。
研究方向矿井水害防治、地下水科学与工程、矿井水污染防控理论与技术主要成果长期从事矿井水害监测预报与防治方面的基础理论与实践研究，尤其在西部矿区含水介质条件与水动力学特征、西部干旱半干旱矿区水资源保护性开采、大型地表水体下采煤、高承压底板水上采煤、闭坑矿井水害形成机制与绿色关闭等方面取得了诸多创新性成果，获得多项专利，发表多篇高水平论文，为我国煤矿的安全、高效生产以及“绿色闭坑”提供了有力的水文地质技术保障。
主持的“衰老矿区松散含水层下残煤资源安全回收上限关键技术与应用”获2021年度中国煤炭工业科技进步一等奖。
煤矿开采过程中底板突水及防治措施摘要：防治水工作在煤矿采煤过程中非常重要。
其危害性仅次于瓦斯突出事故，针对存在水患矿井，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则进行探放水，如果要想预防矿井底板突水，首先要弄清矿井底板突水的机理和原因，其次弄清矿井水分布特征以及突水的主要影响因素，从而进行防治。
关键词：煤矿开采；底板突水；防治引言：文章主要针对我国煤矿开采过程中出现的底板突水问题为切入点，重点提出了详细的防治措施，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.煤矿开采过程中底板突水机理、原因及防治措施我国某地区煤田的煤炭资源正在日趋紧缺，而国内建设对矿产资源的需求逐年增加。
其中的石炭—二叠系煤田，煤层厚度相对稳定，煤质资源优良，为缓解该煤田资源匮乏，尽最大可能多地进行开采，该区域矿井将逐步向深部延拓，更要开采受水威胁较为严重的下组煤，尤其矿井开采受底板灰岩裂隙岩溶水的威胁较为严峻，因此弄清该煤田区域矿井水分布特征以及下组煤底板灰岩富水性与突水机制是必须要去做的。
1.1矿区综合水文地质特征太原组灰岩自北向南含水性由弱到强，华北断块内黄淮平原新生界松散沉积层下部的河流相和山麓冲积相砂砾含水层，是矿井充水的重要水源。
石炭—二叠纪煤系的基底基本是中奥陶统碳酸盐岩，寒武奥陶碳酸盐岩是区域富水性最丰富的含水层，其是造成矿井水危害的主要水源之一。
下伏本溪地层，下段为页岩、砂岩、砂质页岩，底部为粘土层，其具有隔水性；中间部分厚层页岩夹着砂岩，也具有相对隔水；上段为砂岩、灰岩及砂质页岩。
综合分析认为：该采场的矿床为多层含水层以及立体充水地质结构，分别存在于以下含水层：（1）中奥系含水层组：溶蚀裂隙发育以及原始节理，其承压水头高，富水性强，该含水层是上覆煤层开采隐患较多的底板突水水源。
（2）煤系含水层组：具有地表水体补给或强含水层的群岩溶含水层，厚层状的砂岩裂隙充水层，一般都具有高承压的水头，易造成突水事故。
第18卷第4期山东矿业学院学报(自然科学版)Vol.18№4 1999年12月Journal of Shandong Institute of Mining and T echnology(Natural Science)Dec.1999 文章编号:1000-2308(1999)04-0011-08预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用Ξ李白英(山东科技大学特殊开采研究所)摘 要:总结了二十年来“下三带”理论的发展和应用,对“下三带”的概念、形成、确定方法、测定数据、效果评价等均作了系统深入的论述。
“下三带”理论经过二十余年的理论研究和生产实践已发展得日趋完善,该理论在承压水上安全开采评价及防治矿井底板突水灾害中起了重要作用。
本文旨在促进对该理论的深入理解,更好地推广应用,为矿井安全生产服务。
关键词:下三带;底板导水破坏深度;承压水导高;保护层;阻水带;底板突水中图分类号:TD745+.2 文献标识码:A 我国是世界上矿井水文地质条件中最复杂的国家,相应也是矿井突水灾害发生最频繁、突水量最大,危害最严重的国家。
我们与矿井水害已斗争了五十年,虽然在防治理论与技术上已取得很大进展,但岩溶承压水对矿井安全生产的威胁仍相当严重。
“下三带”理论就是为此而提出并在安全开采评价及指导水害防治中起了重要作用。
经过二十余年的深入研究和生产实践,该理论及其配套技术已日趋成熟和完善,并将收入规程指导生产应用。
为此,撰写此文,对该理论作较系统深入地论述,以便更好地掌握,促进推广应用。
1 “下三带”理论的概念自1979年开始,经过七年深入开采煤层底板内部进行综合观测,并结合模拟实验、电算分析等各项研究成果发现:开采煤层底板岩层也与采动覆岩类似存在着“三带”,故称之为“下三带”以示与覆岩中“三带”的区别。
“下三带”从煤层底面至含水层顶面分为:(1)底板导水破坏带(h1);(2)保护带(h2);(3)承压水导升带(h3)。
《邯邢矿区深部开采煤层底板突水规律及灾变模式研究》篇一一、引言随着我国经济的持续发展和工业的日益兴盛，煤炭资源的开采工作逐步深入至地下深处。
邯邢矿区作为我国重要的煤炭产区之一，其深部开采的煤层底板突水问题，已经成为矿区安全生产中的一大挑战。
本文针对邯邢矿区深部开采煤层底板突水的规律及其灾变模式进行研究，旨在为矿区安全生产提供理论依据和技术支持。
二、研究背景及意义随着矿产资源的不断开采，矿区逐渐进入深部开采阶段，地质条件日益复杂。
邯邢矿区因其丰富的煤炭资源和较深的矿床，面临更加严峻的底板突水问题。
突水事故不仅会对煤矿生产造成严重影响，还可能引发重大的人员伤亡和财产损失。
因此，研究深部开采煤层底板突水的规律及灾变模式，对于预防和控制突水事故具有重要意义。
三、煤层底板突水的规律性研究（一）地质条件与突水规律的关系通过对邯邢矿区地质构造、地下水分布及水压变化等关键因素的研究，我们发现，底板岩性、断层发育和地下水位等因素与突水事件的发生产生密切相关。
例如，在某特定地质条件下，断裂发育的区域更容易发生突水事故。
（二）突水的时间与空间分布特征根据历史数据和现场调查，我们发现底板突水在时间和空间上呈现出一定的规律性。
在时间上，突水事件往往集中在特定的季节或时段；在空间上，某些区域或采区的突水频率较高。
四、煤层底板突水的灾变模式研究（一）突水的发生机制根据研究发现，煤层底板突水的发生主要与地下水位的快速变化、采动应力的影响以及底板岩层的强度降低等因素有关。
其中，断层的活化及岩层的裂隙发育是突水发生的重要诱因。
（二）灾变模式及其特点基于大量的案例分析，我们将底板突水的灾变模式归纳为以下几种类型：断层型突水、裂隙型突水、岩溶型突水等。
这些模式各有其特点，如断层型突水往往具有突然性和爆发性，而岩溶型突水则具有水量大且持续的特点。
五、防治措施与建议针对底板突水的规律和灾变模式，我们提出以下防治措施：一是加强地质勘探工作，准确掌握矿区地质构造和地下水情况；二是完善防水工程设施，如加强底板注浆加固等；三是强化监测预警系统建设，及时发现和处理安全隐患。
《邯邢矿区深部开采煤层底板突水规律及灾变模式研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采，深部矿井的开采已成为煤炭产业发展的重要方向。
邯邢矿区作为我国重要的煤炭产区之一，其深部开采的煤层底板突水问题显得尤为突出。
本文以邯邢矿区为研究对象，针对深部开采煤层底板突水的规律及灾变模式进行深入研究，以期为矿区安全生产提供理论依据。
二、研究区域与背景邯邢矿区位于华北地区，煤炭资源丰富，但由于多年开采，煤层地质条件复杂。
深部开采过程中，煤层底板突水成为制约矿井安全生产的重大问题。
突水不仅会造成矿井淹没、设备损坏、人员伤亡等严重后果，还会对矿区生态环境造成破坏。
因此，研究邯邢矿区深部开采煤层底板突水的规律及灾变模式具有重要的现实意义。
三、煤层底板突水规律研究1. 突水成因分析煤层底板突水的成因主要包括地质因素和人为因素。
地质因素包括地下水位、地质构造、岩性等，其中地下水位的高低和地质构造的复杂性对突水影响较大。
人为因素主要包括采矿方法、开采深度、支护方式等。
2. 突水规律分析通过对邯邢矿区深部开采煤层底板突水事件的统计和分析，发现突水事件具有一定的规律性。
首先，突水事件多发生在地质构造复杂、岩性软弱的区域；其次，突水事件与采矿方法、开采深度密切相关；最后，突水事件往往伴随着地下水位的升高和岩体应力的变化。
四、灾变模式研究1. 灾变类型根据突水事件的发生过程和特点，将煤层底板突水灾变模式分为突发型和渐进型两种。
突发型突水事件往往具有突然性、破坏性强的特点，而渐进型突水事件则具有缓慢发展、逐渐加剧的特点。
2. 灾变过程分析突发型灾变模式主要表现为底板瞬间破裂、大量水涌入矿井，造成矿井淹没；渐进型灾变模式则表现为底板逐渐软化、局部塌陷，最终导致大范围突水。
灾变过程中，还会伴随着岩体应力的重新分布和地下水位的变化。
五、结论与建议通过对邯邢矿区深部开采煤层底板突水规律及灾变模式的研究，得出以下结论：1. 煤层底板突水的发生与地质因素和人为因素密切相关，其中地下水位和地质构造对突水影响较大；2. 突水事件具有一定的规律性，多发生在地质构造复杂、岩性软弱的区域，与采矿方法、开采深度密切相关；3. 煤层底板突水灾变模式分为突发型和渐进型两种，灾变过程中伴随着岩体应力的重新分布和地下水位的变化；4. 为防止煤层底板突水事故的发生，建议采取以下措施：加强地质勘探，掌握矿区地质构造和岩性分布；合理制定采矿方案，避免过度开采和不合理支护；加强地下水位的监测和管理，及时采取措施降低地下水位；加强员工培训，提高应对突发事件的能力。
