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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,河南理工大学,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南理工大学,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南理工大学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南理工大学,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南理工大学,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南理工大学,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南理工大学,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水体下复合顶板厚煤层综放安全开采关键技术及应用,水体下复合顶板厚煤层综放安全开采关键技术及应用,提 纲,一、项目背景、来源,二、采场覆岩内裂隙动态发育规律的四维探测方法,三、采场覆岩内裂隙动态发育高度预测模型,四、复合顶板厚煤层综放安全开采关键技术和安全保障体系,五、技术成果及工程应用,六、创新点及技术结论,提 纲一、项目背景、来源,项目背景、来源,1,项目背景、来源1,水体下采煤技术关键为,导水裂缝带不波及含水层,突水,水源,隔水关键层,天,然,构,造,采,动,裂,隙,突水通道,项目背景、来源,水体下采煤技术关键为导水裂缝带不波及含水层突水水源隔水关,目前覆岩裂隙发育主要探测方法,项目背景、来源,目前覆岩裂隙发育主要探测方法项目背景、来源,目前覆岩裂隙发育主要探测方法,项目背景、来源,目前覆岩裂隙发育主要探测方法项目背景、来源,目前覆岩裂隙发育主要探测方法,项目背景、来源,存在问题,钻孔工程量大；,工农关系难处理；,探测裂隙书目少；,目前覆岩裂隙发育主要探测方法项目背景、来源存在问题,采动裂隙直接导通含水层突水实例,例如：广东兴宁大兴煤矿，下层煤开采时，采动裂隙扩展破坏了上层煤开采所留设的防水煤柱，导致,特大突水,，死亡,123,人。,地表水或含水层,上工作面,下工作面,煤柱,采动裂隙,采动裂隙直接导通含水层突水实例 例如：广,20002007,年煤矿重特大突水死亡事故,年份,事故次数,死亡及失踪人数,2000,9,98,2001,38,176,2002,93,387,2003,92,424,2004,61,254,2005,104,593,2006,38,267,2007,38,423,总计,473,2622,20002007年煤矿重特大突水死亡事故年份事故次数死亡,地表水体下采煤特征,突水,水源,隔水关键层,天,然,构,造,采,动,裂,隙,突水通道,水体底面与煤层之间应有相应厚度的,隔水关键层,，才能实现水体下,安全采煤,，如果隔水层较差，开采上覆岩层变形和破坏后形成的,“两带”,高度对安全生产影响重大，一旦,导水裂隙带,波及水体，水体将成为开采工作面的,直接充水水源,，增加矿井的排水压力，甚至造成突水,淹井事故,。,地表水体下采煤特征突水水源隔水关键层天采突水通道水体底面,采场覆岩内裂隙动态发育规律的四维探测方法,2,采场覆岩内裂隙动态发育规律的四维探测方法2,通过,钻孔轨迹测量仪,、,钻孔电视系统,以及,双端封堵压水侧漏系统,观测工作面在,开采前,、,开采中,、,开采后,、,稳定后,的覆岩裂隙发育的,时空,上的动态规律,。,四维探测法概念,四维探测法,通过钻孔轨迹测量仪、钻孔电视系统以及双端封堵压水侧漏系统观测,试验工作面概况,富水区,富水区警戒线,富水区,地表河流,切眼倾斜长,300.21m,，煤层平均厚度,5.99m,。,工作面采用走向长壁、后退式大采高低位放顶煤全部垮落式综合机械化采煤法,。,S1202,工作面,布置平面图,试验工作面概况 富水区 富水区警戒线 富水区 地表河流切眼倾,钻场布置状况,（,1,）三钻孔和巷道水平方向为,35,（仰角），和巷道中心线夹角分别为,90,、,49,、,31,；,（,2,）钻孔长度均为,182m,，进入煤层顶板垂直深度为,100m,；,（,3,）孔口开口位置布置在巷道偏向工作面的顶板位置；,（,4,）和巷道中心线夹角为,90,的钻孔需要全段地质取芯，详细记录及蜡封；,（,5,）成孔直径为,113mm,，若不具备条件至少应该在,91mm,之上。,（,6,）本工作面的打钻时间为工作面装备完毕，准备回采前（钻场距离工作面内切眼,130m,），否则钻场前移至采动影响区域之外。,钻场布置状况（1）三钻孔和巷道水平方向为35（仰角），和巷,开采层,S1202,回风顺槽,S1202,进风顺槽,利用,数字全景钻孔彩色电视观测系统,、,双端封堵压水侧漏系统,、,钻孔轨迹测量仪系统,，不仅能够准确把握,覆岩破坏高度,，而且可以对采动覆岩的,裂隙产状,、,裂隙宽度,等参数进行探测并定量化的数字化处理，且能够提供裂隙参数的计算、统计与分析。,模拟观测过程,开采层S1202S1202利用数字全景钻孔彩色电视观测系统、,5米后注水量明显下降，说明冒落带与裂隙带的分界点可能就在此54.,通过钻孔轨迹测量仪、钻孔电视系统以及双端封堵压水侧漏系统观测工作面在开采前、开采中、开采后、稳定后的覆岩裂隙发育的时空上的动态规律。,裂隙发育与钻孔深度关系,一日不读口生，一日不写手生。,5米后注水量明显下降，说明冒落带与裂隙带的分界点可能就在此54.,目前覆岩裂隙发育主要探测方法,每天多做一点，并坚持下去。,1013m 3237m 4043m 5053m 5356 6568m,（2）当工作面推进至 55 m 时，下位亚关键层垮落而主关键层未垮落，采空区内部孔裂隙度最高。,地表水体下采煤特征,冒落带在垂直方向上则在31.,现有经验公式及存在问题,利用,数字全景钻孔彩色电视观测系统,、,双端封堵压水侧漏系统,、,钻孔轨迹测量仪系统,，不仅能够准确把握,覆岩破坏高度,，而且可以对采动覆岩的,裂隙产状,、,裂隙宽度,等参数进行探测并定量化的数字化处理，且能够提供裂隙参数的计算、统计与分析。,开采层,S1202,回风顺槽,S1202,进风顺槽,模拟观测过程,5米后注水量明显下降，说明冒落带与裂隙带的分界点可能就在此5,开采层,S1202,回风顺槽,S1202,进风顺槽,利用,数字全景钻孔彩色电视观测系统,、,双端封堵压水侧漏系统,、,钻孔轨迹测量仪系统,，不仅能够准确把握,覆岩破坏高度,，而且可以对采动覆岩的,裂隙产状,、,裂隙宽度,等参数进行探测并定量化的数字化处理，且能够提供裂隙参数的计算、统计与分析。,模拟观测过程,开采层S1202S1202利用数字全景钻孔彩色电视观测系统、,开采层,S1202,回风顺槽,S1202,进风顺槽,利用,数字全景钻孔彩色电视观测系统,、,双端封堵压水侧漏系统,、,钻孔轨迹测量仪系统,，不仅能够准确把握,覆岩破坏高度,，而且可以对采动覆岩的,裂隙产状,、,裂隙宽度,等参数进行探测并定量化的数字化处理，且能够提供裂隙参数的计算、统计与分析。,模拟观测过程,开采层S1202S1202利用数字全景钻孔彩色电视观测系统、,技术原理示意图,开采层,S1202,回风顺槽,S1202,进风顺槽,利用,数字全景钻孔彩色电视观测系统,、,双端封堵压水侧漏系统,、,钻孔轨迹测量仪系统,，不仅能够准确把握,覆岩破坏高度,，而且可以对采动覆岩的,裂隙产状,、,裂隙宽度,等参数进行探测并定量化的数字化处理，且能够提供裂隙参数的计算、统计与分析。,模拟观测过程,技术原理示意图开采层S1202S1202利用数字全景钻孔彩色,裂隙圈,开采层,S1202,回风顺槽,S1202,进风顺槽,利用,数字全景钻孔彩色电视观测系统,、,双端封堵压水侧漏系统,、,钻孔轨迹测量仪系统,，不仅能够准确把握,覆岩破坏高度,，而且可以对采动覆岩的,裂隙产状,、,裂隙宽度,等参数进行探测并定量化的数字化处理，且能够提供裂隙参数的计算、统计与分析。,模拟观测过程,裂隙圈开采层S1202S1202利用数字全景钻孔彩色电视观测,分段注水部分观测数据,注水量,前后,明显增多，说明钻孔内部已经产生了较多的裂隙,；,数据表显示的注水量在,20,米,与,25,米,之间产生了,较大,的变化，说明此处可能是采空区上部与联络巷的分界点,；,在,40,米,到,55,米,之间的,注水量最大,，且相差甚小，而过了,54.5-55.5米,后注水量明显,下降,，说明,冒落带,与,裂隙带,的,分界点,可能就在此,54.5-55.5米,左右。,冒落带,在垂直方向上则在,31.26-31.83,之间,；,在通孔的过程中，当通到,50,米,左右时会有水流下，可能在,50,米,产生了坍塌，堵住了水流，说明在,50,米,处钻孔变化比较严重，且注水量此处也比较高，说明此处的裂隙比较密集,；,原岩注水试验直观图,动态注水试验直观图,分段注水部分观测数据注水量前后明显增多，说明钻孔内部已经产生,钻孔电视部分观测图,1013m 3237m 4043m 5053m 5356 6568m,55m 6568m 7076m 7880m 8588m,钻孔电视部分观测图1013m 3,钻孔电视观测部分数据分析,在所统计的,59,条裂缝中，倾角小于,30,的裂隙占,12%,，倾角为,30-39,的裂隙占,11%,，倾角为,40,49,的裂隙占,34%,，倾角为,50,59,的裂隙占,16%,，倾角为,60,69,的裂隙占,18%,，倾角为,70,79,的裂隙占,5%,，倾角为,80,90,的裂隙占,4%,。,在所统计的,59,条裂缝中，裂隙的宽度主要为小于,20mm,的，其中小于,20mm,的裂隙占总数的,69%,，,20-25mm,的占总数的,12%,，,25-30mm,的占总数的,9%,，,30-35mm,为,6%,，,35-50mm,的为,4%,。,钻孔电视观测部分数据分析在所统计的59条裂缝中，倾角小于30,采场覆岩内裂隙动态发育高度预测模型,3,采场覆岩内裂隙动态发育高度预测模型3,现有,经验公式,及存在问题,目前并没有相关的综放开采覆岩裂隙带计算公式，且,经验公式中往往都用误差,(38m),的形式来反映所在条件下的不确定情况，这本身就存在着一个误差问题，其原因就在于我国地质条件差异大，覆岩分类不细，岩体结构特征，工作面生产技术条件等没有完全反映在预计公式中，加之受当时观测手段和观测方法的影响，因而，此法往往只能作为解决实际问题的参考。,现有经验公式及存在问题目前并没有相关的综放开采覆岩裂隙带计算,相似模拟模型设计,直接顶垮落,老顶垮落后裂隙分布,相似模拟模型设计直接顶垮落老顶垮落后裂隙分布,工作面推进,90m,工作面推进,170m,工作面推进,210m,工作面推进,300m,裂隙的,平面,分布曲线,工作面推进90m工作面推进170m工作面推进210m工作面推,相似模拟结果分析,（,1,）当工作面推进,20 m,时，采空区上方直接顶垮落，此时采空区内部,孔裂隙度最高,。,（,2,）当工作面推进至,55 m,时，下位亚关键层垮落而主关键层未垮落，采空区内部,孔裂隙度最高,。,（,3,）工作面继续推进至,100 m,时，上位主、亚关键层全部垮落，采空区中部被压实，采空区中部,孔隙度开始变小,。,（,4,）,当工作
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