顶板水的防治课件

顶板水的防治顶板水的防治7/27/20241一、一、采动条件下覆岩破坏的规律采动条件下覆岩破坏的规律7/27/20242“上三带上三带”的水文地质特征：的水文地质特征：冒落带冒落带连通性强，导水导砂，是水、连通性强，导水导砂，是水、砂溃入井下的通道。砂溃入井下的通道。裂隙带裂隙带导水能力较强，导水不导砂。导水能力较强，导水不导砂。冒落带冒落带+裂隙带裂隙带=导水裂隙带导水裂隙带（冒裂带）（冒裂带）弯曲带弯曲带具隔水保护层的作用。具隔水保护层的作用。7/27/20243二、影响覆岩破坏的因素二、影响覆岩破坏的因素1.1.覆岩性质及组合特征覆岩性质及组合特征（1 1）坚硬）坚硬-坚硬型坚硬型冒落带高度（冒冒落带高度（冒高）约为采厚的高）约为采厚的5 56 6倍，裂隙带高度倍，裂隙带高度（裂高）约为采厚的（裂高）约为采厚的18182828倍。倍。（2 2）软弱）软弱-软弱型软弱型冒高约为采厚的冒高约为采厚的2 23 3倍，裂高约为采厚的倍，裂高约为采厚的9 91212倍。倍。7/27/20244（3 3）软弱）软弱-坚硬型坚硬型直接顶易冒落，直接顶易冒落，老顶不易弯曲下沉。一般冒高约为采厚老顶不易弯曲下沉。一般冒高约为采厚的的8 81010倍，裂高约为采厚的倍，裂高约为采厚的13131616倍。倍。（4 4）坚硬）坚硬-软弱型软弱型直接顶冒落后，直接顶冒落后，老顶很快弯曲下沉，占据采空区上部空老顶很快弯曲下沉，占据采空区上部空间。冒落、裂隙发育都不充分，两带高间。冒落、裂隙发育都不充分，两带高度均较低。度均较低。7/27/202452.2.导水裂隙带发育高度与煤层赋存及开导水裂隙带发育高度与煤层赋存及开采关系采关系（1 1）采厚）采厚开采单一薄煤层及中厚煤层或厚煤层第开采单一薄煤层及中厚煤层或厚煤层第一分层所形成的导水裂隙带高度与采厚一分层所形成的导水裂隙带高度与采厚基本呈直线或近似直线关系。基本呈直线或近似直线关系。7/27/202467/27/20247（2 2）分层数及回采垂高）分层数及回采垂高水平至倾斜的煤层分层开采，或近距离水平至倾斜的煤层分层开采，或近距离煤层群重复采动，裂隙发育高度随分层煤层群重复采动，裂隙发育高度随分层数增加而递减。数增加而递减。7/27/20248（3 3）开采面积）开采面积开采倾斜、缓倾斜煤层时，裂隙发育高开采倾斜、缓倾斜煤层时，裂隙发育高度随采区扩大而增大。度随采区扩大而增大。当采区扩大到一定范围，裂隙带高度达当采区扩大到一定范围，裂隙带高度达最大值后，采区继续扩大，裂隙带基本最大值后，采区继续扩大，裂隙带基本上不再发展。上不再发展。当岩层移动趋于稳定后，原有的裂隙带当岩层移动趋于稳定后，原有的裂隙带将逐渐趋于压缩状态，裂隙带高度甚至将逐渐趋于压缩状态，裂隙带高度甚至会随之降低。会随之降低。7/27/20249（4 4）地质构造）地质构造构造破碎带岩石的力学强度降低，在采构造破碎带岩石的力学强度降低，在采动条件下会加剧冒落带、裂隙带的发展。动条件下会加剧冒落带、裂隙带的发展。采空区上部的高角度张性断层或导水断采空区上部的高角度张性断层或导水断层会引起裂隙带沿断层向上发展，甚至层会引起裂隙带沿断层向上发展，甚至抽冒使地面形成塌陷坑。抽冒使地面形成塌陷坑。位于正常冒裂带以上的断层，可能会使位于正常冒裂带以上的断层，可能会使冒裂带发展至该断层。冒裂带发展至该断层。7/27/202410（5 5）采煤方法）采煤方法缓倾斜煤层缓倾斜煤层采用长壁全部垮落法和倾斜分层长壁下采用长壁全部垮落法和倾斜分层长壁下行垮落法采煤，有利于上覆岩层得到均行垮落法采煤，有利于上覆岩层得到均衡破坏。衡破坏。采用全部充填法和煤柱支撑法管理顶板，采用全部充填法和煤柱支撑法管理顶板，有利于控制两带高度的发展。有利于控制两带高度的发展。7/27/202411（6 6）覆岩破坏的延续时间）覆岩破坏的延续时间中硬岩层中硬岩层回采放顶后回采放顶后1 12 2个月；个月；坚硬岩层坚硬岩层回采放顶后回采放顶后2 23 3个月；个月；软弱岩层软弱岩层回采放顶后回采放顶后0.50.51 1个月。个月。覆岩坚硬时，导水裂隙带高度一般不再覆岩坚硬时，导水裂隙带高度一般不再随时间变化。中硬或软弱覆岩，裂隙带随时间变化。中硬或软弱覆岩，裂隙带高度随时间延续略有减小。高度随时间延续略有减小。厚煤层分层开采时，随分层数增加，裂厚煤层分层开采时，随分层数增加，裂隙带高度达最大值的时间逐层加快。隙带高度达最大值的时间逐层加快。7/27/202412三、顶板导水裂隙带发育高度的确定方法三、顶板导水裂隙带发育高度的确定方法 7/27/2024131.1.类比法类比法选用与本矿区的地质条件（煤层倾角、选用与本矿区的地质条件（煤层倾角、覆岩性质及组合结构等）、开采条件覆岩性质及组合结构等）、开采条件（采厚、分层或回采垂高、采煤方法和（采厚、分层或回采垂高、采煤方法和顶板管理方法等）相似的其它矿区的数顶板管理方法等）相似的其它矿区的数据，通过对比，以确定本矿区的导水裂据，通过对比，以确定本矿区的导水裂隙带高度。隙带高度。7/27/2024142.2.经验公式计算法经验公式计算法 矿区水文地质工程地质勘探规范矿区水文地质工程地质勘探规范(GB12719-91)(GB12719-91)7/27/202415建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程设与压煤开采规程7/27/2024167/27/2024173.3.经验比值换算法经验比值换算法7/27/2024184.4.实测法实测法钻孔透视法钻孔透视法钻孔冲洗液消耗量法钻孔冲洗液消耗量法 井下仰孔观测法井下仰孔观测法7/27/202419四、顶板涌水因素分析及涌水预测四、顶板涌水因素分析及涌水预测例：某矿井综采区顶板导水裂隙带发育例：某矿井综采区顶板导水裂隙带发育高度分析高度分析 华北某矿华北某矿52015201工作面是该矿第一个综采工作面是该矿第一个综采工作面。开采工作面。开采2 2号煤，煤层厚度号煤，煤层厚度3-4m3-4m。煤层上覆地层为砂岩、泥岩互层岩层和煤层上覆地层为砂岩、泥岩互层岩层和第四系松散层。第四系松散层。砂岩、泥岩互层岩层厚度砂岩、泥岩互层岩层厚度373741m41m。松散层厚度平均松散层厚度平均30m30m，为中、粗砂及细砾，为中、粗砂及细砾含水层，富水性强。含水层，富水性强。7/27/202420设计一次采全高，全部垮落管理顶板。设计一次采全高，全部垮落管理顶板。分析开采时导水裂隙带发育高度。分析开采时导水裂隙带发育高度。方法方法1 1：经验公式法经验公式法由于由于2 2号煤顶板为中硬岩石，选用三下采号煤顶板为中硬岩石，选用三下采煤规程，中硬顶板公式计算：煤规程，中硬顶板公式计算：公式公式1 1计算结果：计算结果：41.3-45.6m41.3-45.6m公式公式2 2计算结果：计算结果：44.6-50m44.6-50m7/27/202421方法方法2 2：采用钻孔冲洗液法测定，导水裂采用钻孔冲洗液法测定，导水裂隙带发育高度为隙带发育高度为42.78m42.78m。计算结果表明：计算结果表明：2 2号煤层开采后，导水裂号煤层开采后，导水裂隙带可发育至第四系砂砾石富含水层中。隙带可发育至第四系砂砾石富含水层中。分析结论分析结论第四系砂砾石富含水层是第四系砂砾石富含水层是煤层开采的直接充水含水层。开采煤层开采的直接充水含水层。开采2 2号煤号煤层时，该含水层将对矿井造成充水影响。层时，该含水层将对矿井造成充水影响。因此矿井生产中须制定防范顶板孔隙水因此矿井生产中须制定防范顶板孔隙水的措施、方案。的措施、方案。7/27/202422五、顶板水的防治措施五、顶板水的防治措施 当矿井顶板涌水因素分析结果表明煤层当矿井顶板涌水因素分析结果表明煤层顶板顶板存在矿井充水水源及通路存在矿井充水水源及通路时，为保时，为保证矿井安全生产，应采取措施进行顶板证矿井安全生产，应采取措施进行顶板水的防治。水的防治。常见的顶板水防治措施有常见的顶板水防治措施有超前疏干、注浆堵水截流、留设防水煤超前疏干、注浆堵水截流、留设防水煤(岩岩)柱等。柱等。7/27/2024231.1.超前疏干超前疏干(放放)对于距煤层顶板较近，含水较多而补给量对于距煤层顶板较近，含水较多而补给量有限的含水层，可提前将含水层中的水进有限的含水层，可提前将含水层中的水进行疏干，或降低地下水水位，然后回采。行疏干，或降低地下水水位，然后回采。预防地下水突然涌入矿井造成灾害事故。预防地下水突然涌入矿井造成灾害事故。7/27/202424地表疏干地表疏干(放放)在地面构筑疏水工程和疏水设施。可采在地面构筑疏水工程和疏水设施。可采用疏水沟、渠，垂直或水平疏水钻孔等。用疏水沟、渠，垂直或水平疏水钻孔等。优点优点经济、安全、施工方便，建设速度快，经济、安全、施工方便，建设速度快，且容易调控和管理。且容易调控和管理。抽排出的地下水未受污染，可作为矿区抽排出的地下水未受污染，可作为矿区生活用水，实现矿区地下水疏供结合。生活用水，实现矿区地下水疏供结合。7/27/2024257/27/2024267/27/202427井下巷道疏干井下巷道疏干(放放)石门疏干石门疏干使含水层水通过石门穿过使含水层水通过石门穿过段直接流入石门，达到集中疏水的目的。段直接流入石门，达到集中疏水的目的。优点优点石门可同时疏降多个切穿的含水层，并石门可同时疏降多个切穿的含水层，并可兼做运输使用。可兼做运输使用。7/27/202428“采准采准”巷道疏水巷道疏水提前开拓采区巷道提前开拓采区巷道或采面准备巷道，用以预先疏放煤层顶板或采面准备巷道，用以预先疏放煤层顶板含水层水。含水层水。优点优点提前疏水，为后期生产创造条件。提前疏水，为后期生产创造条件。7/27/202429井下钻孔疏干井下钻孔疏干(放放)直通式井下疏水孔直通式井下疏水孔7/27/202430顶板上行式疏水孔顶板上行式疏水孔7/27/202431水平水平(近水平近水平)式井下疏水孔式井下疏水孔7/27/202432吸水钻孔疏水吸水钻孔疏水7/27/202433井上下联合疏（放）水井上下联合疏（放）水当矿区在地面供水紧张，而井下水害又当矿区在地面供水紧张，而井下水害又严重时，为了解决矿区供水与矿井排水严重时，为了解决矿区供水与矿井排水之间的矛盾，可将井下疏放的地下水直之间的矛盾，可将井下疏放的地下水直接用于矿区供水，实现供疏结合。接用于矿区供水，实现供疏结合。7/27/2024342.2.注浆堵水截流注浆堵水截流煤层直接顶板含水层帷幕截流注浆煤层直接顶板含水层帷幕截流注浆7/27/202435顶板透水后被淹采区的注浆恢复顶板透水后被淹采区的注浆恢复7/27/2024363.3.改变采煤方法改变采煤方法充填式开采法充填式开采法条带式开采法条带式开采法膏体充填绿色开采法膏体充填绿色开采法固体废料固体废料 +胶结材料胶结材料 =牙膏状浆体牙膏状浆体 采空区采空区7/27/2024374.4.留设防水煤留设防水煤(岩岩)柱柱7/27/202438h h安安防水煤柱的垂直安全长度，防水煤柱的垂直安全长度，m m；H H风风风化裂隙带高度，风化裂隙带高度，m m；h h导导导水裂隙带高度，导水裂隙带高度，m m；h h保保保护带高度，保护带高度，m m。注意！注意！7/27/2024397/27/202440谢谢！7/27/202441