山西焦煤西安讲稿-带压开采.ppt

带（水）压开采防治水技术与方法 靳德武 博士、研究员、博士生导师 提 纲 基本概念 带压开采定义 煤层底板突水预测 突水系数法 理论计算法 “下三带”理论 采场底板突水规律 提 纲 含水层水文地质条件研究 放水试验 水化学方法 隔水层阻水能力研究 带压系数测定 垂向导水构造预防措施 矿井水文地质条件改造技术 防排水设施 突水监测 多参数监测 原位应力监测 带压开采防治水技术体系 力源与突水类型 巷道底板突水的力源 水压、矿压、地应力 底板突水类型 巷道突水和采场突水（按工程类型） 实时突水和滞后突水（按突水时间） 按突水量峰值 50m3/min， 特大突水 20~50m3/min 大型突水 5~20m3/min 中型突水 5m3/min 小型突水 再论底板突水的力源—“水源” 静水压力越大，底板突水机率越高 峰峰二矿采-90m以上“山青”煤时，隔水底板（40~45m）承受静水压力2.15MPa，但采至-90~-170m水平的“山青”煤时，静水压力增至2.15~2.94MPa，发生6次突水 径流强度越大，突水量峰值越大 华北21个矿区突水资料表明，强径流带及边界大断层中多发生大或特大型突水；中等径流带断层中多发生中、小型突水；弱径流带中小断层多发生小型突水 MPa与水柱高度之间的换算关系 按1kg=10N进行近似计算 标准大气压 1标准大气压=101325Pa=0.101325MPa =0.101325MPa×100m/MPa =10.1325m ≈10m 带压开采的定义 带（水）压开采(简称“带压开采”)，是指当煤层底板隔水层承受较高水压时，在不进行或很少降低含水层水头压力的情况下，确定能否安全采煤的技术 带压开采的核心问题 研究岩溶水形成、赋存和动运动规律，预测岩溶水突入矿坑的途径以及可能可能发生突水的部位 对断裂构造的导水性、隔水层薄弱带进行预测和探查 测绘法、压水试验、放水试验、示踪试验、地下水动态观测与分析 带压开采的作用 延长老矿井的服务年限，节约大量新井基建经费 节约排水费用，降低吨煤生产成本 避免因大量排水引起的地面塌陷现象 保护水资源 突水系数 部分矿区临界突水系数 临界突水系数 临界突水系数随深度增加 临界隔水层厚度 临界隔水层厚度随深度减小 等效隔水层厚度 同一厚度而岩性不同的底板隔水层，其抵抗水压的能力是有差别的 不能单纯地按照岩层的实际厚度计算突水系数 应该根据岩石本身的力学强度和隔水性能对实际厚度进行换算，得出一个假定岩层强度和隔水性能均一的等效隔水层厚度（Me） 岩石强度比值系数 断裂带底板突水系数计算 突水系数等值线图 用于评价煤层底板在承压水作用下岩体的稳定性 根据钻孔的水压值和隔水层厚度，通过内插法绘制 对断层带单独计算突水系数，分段标注 选用临界突水系数，圈定可能突水的危险地段 经验类比法—极限水压力~实际厚度 临界水压（头）计算公式 导水破坏带（h1）深度的确定—统计公式法 “强渗通道说” 中国科学院地质研究所与开滦矿务局共同实践的结果 底板水文地质结构存在与水源沟通的固有的富水和强渗通道，当采掘工程揭穿时，即可能发生突水 底板中不存在这种固有的强渗通道，但在工程应力、地壳应力及地下水的共同作用下，沿袭底板岩体结构和水文地质结构中的有的薄弱环节发生变形、破坏，形成新的贯穿性强渗通道而诱发突水 前者称为原生通道突水，后者称为次生通道突水 岩水应力关系说 最优分割法回采工作面突水量预测 采场底板突水规律 空间规律 采场底板突水常发生在矿山压力最大的老顶第一、二次来压和“收作线”附近 矿山压力局部集中地段，如局部煤柱、悬顶处、两个同时采面应力迭加处等地段易突水 采掘面、切眼、巷道交叉处等剪应力较大的点易突水 时间规律 老顶一、二次和周期来压的时段 地应力影响最大的时间（每年2~4月份） 地下水位达到峰值的时间 采场底板突水规律 许多煤矿的实践经验证明 凡是掘进时就发生的突水的地段，回采时必然突水 回采时发生突水的采区，在掘进时却未曾发生突水 安全回采的采区，掘进时更安全 井下放水试验技术 放水试验是一种钻孔试验技术，由分布于井上、下的放水孔和观测孔组成，放水孔布置在煤矿井下巷道中，一般地，要求最好布置在未来疏水降压的中心附近，观测孔一般围绕放水孔，根据井巷工程条件，可以是井下水压测测孔，也可以是井上水位观测孔，以能够控制疏水降压漏斗的展布形态为原则 示踪试验是查明含水层内部、含水层与含水层之间、地下水与地表水之间是否存在水力联系的一种见效快、成本低的试验手段。对判断矿井充水条件具有重要意义 通常是在放水试验过程中进行 示踪试验过程：在确定点上投入事先选定的示踪剂，按照一定的时间间隔在接收点取样分