總工課件：導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育規(guī)律及防水煤柱留設(shè)

1、導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育規(guī)律導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育規(guī)律及防水煤柱留設(shè)及防水煤柱留設(shè)1.覆巖覆巖“三帶三帶”型破壞特征型破壞特征 長(zhǎng)壁工作面煤層采出采用全部垮落法處理采空區(qū)，從煤層直接頂板開(kāi)始，由下向上依次垮落、開(kāi)裂、離層、彎曲,經(jīng)過(guò)若干時(shí)間終止移動(dòng)。 移動(dòng)期間和移動(dòng)穩(wěn)定后的上覆巖層，按其破壞程度的不同，大致可分為： 垮落帶、裂隙帶、彎曲帶。 (1) 垮落帶破壞特征垮落帶破壞特征 1) 不規(guī)則性 垮落帶下部為不規(guī)則垮落?？迓鋷?nèi)巖塊不能傳遞水平力，控頂范圍內(nèi)垮落帶的巖層重量由支柱或支架支撐。 2) 膨脹性 巖石的碎脹性使垮落帶巖石的體積增大，使垮落帶與未垮落頂板巖層下方的自由空間逐漸變小，使垮落不再繼續(xù)。 COS

2、KMHK)1( (2) 2) 裂隙帶破壞特征裂隙帶破壞特征 1)巖層破壞有規(guī)則： 無(wú)論是垂直巖層面或平行巖層面的裂縫均使巖層保持原有的層狀； 2)破壞程度分帶明顯： 裂隙帶在垂直剖面上分為：嚴(yán)重?cái)嗔?、一般開(kāi)裂和微小開(kāi)裂。 (3) 彎曲帶破壞特征彎曲帶破壞特征 1)垂直彎曲、水平受壓、隔水性增強(qiáng) 巖層在自上而下沿層面法向彎曲，在水平處于雙向受壓，當(dāng)巖性較軟時(shí)，隔水性能增強(qiáng)。 2)巖層完整不存在破壞 巖層移動(dòng)連續(xù)有規(guī)律，保持整體性和層狀結(jié)構(gòu)，不存在或極少存在離層裂隙。 2.覆巖“三帶”型破壞的最終形態(tài) 覆巖“三帶”型破壞形態(tài)不僅決定覆巖的破壞范圍，而且決定破壞的最大高度。 以前認(rèn)為采場(chǎng)與掘進(jìn)巷道的

3、覆巖破壞形態(tài)類似，均為中間高、四周低的拱形形態(tài)。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)：長(zhǎng)壁全陷開(kāi)采緩傾斜煤層，當(dāng)工作面初次放頂后，一般不再出現(xiàn)垮落拱，其形態(tài)與煤層傾角有關(guān)。 按傾角劃分為3種態(tài)： 近水平、緩傾斜煤層：0-35； 大傾角煤層：36-54； 急傾斜煤層：55-90。 （1)1)近水平、緩傾斜煤層覆巖破壞近水平、緩傾斜煤層覆巖破壞最終形態(tài)最終形態(tài)（0 35） 裂隙帶兩端邊界一般會(huì)超出開(kāi)采邊界，呈馬鞍形。 采空區(qū)四周邊界略高。中間較低，兩端較高，最高位于采空區(qū)斜方。 采空區(qū)中央破壞高度一致。 采空區(qū)面積相當(dāng)大，且采厚大體相等時(shí)，中央破壞高度基本一致。 （3)3)急傾斜煤層覆巖破壞范圍最終形態(tài)急傾斜煤層覆巖破

4、壞范圍最終形態(tài) （55 90） 垮落帶呈耳形或上大下小的不對(duì)稱拱形，裂隙帶垮落帶呈耳形或上大下小的不對(duì)稱拱形，裂隙帶形狀與垮落帶類似形狀與垮落帶類似。3.覆巖破壞最大高度 （1 1）影響覆巖最大高度的主要因素）影響覆巖最大高度的主要因素 1）巖層軟硬程度 覆巖直接頂和基本頂都比較堅(jiān)硬的條件下，下沉量小，使垮落過(guò)程充分發(fā)展，覆巖破壞高度大。 而軟弱巖層頂板松軟破碎，隨采隨落，采空區(qū)易充滿，覆巖下沉量大，覆巖破壞變化小。為了便于進(jìn)行覆巖破壞最大高度的計(jì)算，按覆巖單向抗壓強(qiáng)度劃分為4類。 為了便于進(jìn)行覆巖破壞最大高度的計(jì)算，按覆巖單為了便于進(jìn)行覆巖破壞最大高度的計(jì)算，按覆巖單向抗壓強(qiáng)度劃分為向抗壓強(qiáng)

5、度劃分為4 4類。類。 2）采高 一次采全高或厚煤層分層初次開(kāi)采時(shí)“兩帶”高度與采高呈近似直線關(guān)系； 4）采空區(qū)面積 采空區(qū)面積的擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致“兩帶”高度的增加，但在工作面放頂線后方垮落巖石堆已經(jīng)接頂?shù)牡胤?，垮落帶最大高度就達(dá)到了最大值（頂板極堅(jiān)硬的除外）（其距離為：中硬巖石自煤壁到巖石堆接頂處515m）； 5）時(shí)間過(guò)程時(shí)間過(guò)程 時(shí)間過(guò)程在兩個(gè)方面起作用： 導(dǎo)水裂縫帶發(fā)展到最大高度以前： 導(dǎo)水裂縫帶的高度隨著時(shí)間而增長(zhǎng)。中硬覆巖在回柱放頂后12個(gè)月時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大值。堅(jiān)硬覆巖，比中硬要長(zhǎng)一些，軟弱覆巖，比中硬要短一些。 堅(jiān)硬中硬軟弱極軟 5 . 2161 . 2100MMHm2 . 2197 .

6、4100MMHm2 . 1630 . 7100MMHm1）垮落帶高度 根據(jù)巖石的強(qiáng)度，其垮落帶計(jì)算公式如下：2)導(dǎo)水裂縫帶高度式中： 煤層累計(jì)采厚，m； 單層采厚不超過(guò)3m，累計(jì)采厚不超過(guò)15m。M 3）近距離煤層導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算 上、下兩層煤的最小垂距大于下層煤的垮落帶高度。 分別進(jìn)行計(jì)算，取其中標(biāo)高最高者作為兩層煤的導(dǎo)水裂縫帶最大高度。 上、下兩層煤的最小垂距小于下層煤的垮落帶高度。 上層煤采用本層煤的開(kāi)采厚度計(jì)算，下層煤則應(yīng)用上、下層煤的綜合開(kāi)采厚度計(jì)算。取其中標(biāo)高最高者為兩層煤的導(dǎo)水裂縫帶最大高度。 1 21 2212ZhMMMy式中：M1上煤層開(kāi)采厚度； M2下煤層開(kāi)采厚度； h1

7、2上、下層煤距離； y2下煤層冒高與采厚之比。 1212ZMMM 如果上、下層煤之間的距離很小時(shí)，則綜合開(kāi)采厚度為累計(jì)厚度： 4)綜放開(kāi)采導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算 我國(guó)上世紀(jì)八十年代從法國(guó)引進(jìn)的厚煤層綜采放頂煤一次采全厚的技術(shù)在國(guó)內(nèi)已得到廣泛推廣應(yīng)用。 據(jù)測(cè)定厚煤層綜放開(kāi)采覆巖破壞的高度與“三下”采煤規(guī)程中通過(guò)厚煤層分層開(kāi)采，且單煤層采厚不超過(guò)3m的計(jì)算公式得出的結(jié)果相比較，前者要大（見(jiàn)下表）。 綜放開(kāi)采覆巖破壞高度實(shí)測(cè)值與規(guī)程規(guī)定公式計(jì)算值比較 興隆莊煤礦綜放開(kāi)采兩帶高度計(jì)算公式 山東興隆莊煤礦通過(guò)綜放開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶高度的實(shí)測(cè)擬合出，綜放開(kāi)采“兩帶”破壞高度計(jì)算公式。 垮落帶高度的計(jì)算式為： 10

8、0M Hk - + 3.15 5.45M5.82 導(dǎo)水裂縫帶的計(jì)算式為： 100M HL- + 3.15 0.84M4.57綜放開(kāi)采兩帶高度計(jì)算公式 冒落帶高度計(jì)算公式： 導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算公式： 4 4.1.1.留設(shè)留設(shè)防水煤（巖）柱原則防水煤（巖）柱原則 (1) 礦井在有突水威脅但又不宜疏放的井下采掘區(qū)施工時(shí)，必須留設(shè)防水煤（巖）柱。 (2) 礦井防水煤（巖）柱的設(shè)計(jì)必須在確保礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上把煤柱的寬度或高度降低到最低限度，以提高資源利用率。 附 圖 6-1H 20m4.2 4.2 礦井防水煤（巖）柱類型礦井防水煤（巖）柱類型 (1)(1)煤層露頭防隔水煤（巖）柱的留設(shè)煤層露頭防隔水煤（巖）柱的留設(shè) (3) (3)含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱的留設(shè)的留設(shè) 含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱的留設(shè)可參照下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:附 圖 8-2LLLLH裂HH（b）123安附 圖 8-3LLLLHHMH安（c）123裂LLLLH裂HH安（a）123圖3-3 煤層與富水性強(qiáng)的含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|時(shí)防隔水煤（巖）柱留設(shè)圖123csccotcotaLLLLLLHHH123(sincos cot ) (cos)(cotcot ) 20aaL L L LHHMm TsP M /H安圖3-4 Ts與H0關(guān)系曲線圖