斷層導(dǎo)水性研究樣本

附件3詳細(xì)研發(fā)方案隨著當(dāng)代工業(yè)發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在水體下采煤積累了大量成功經(jīng)驗(yàn)，各重要產(chǎn)煤國(guó)家在海下、河流下、湖泊下、含水松散層和含水巖層下、人工修建蓄水工業(yè)建筑物下、充水巷道與采場(chǎng)下進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)開(kāi)采工作。英國(guó)、日本、加拿大、澳大利亞還成功地進(jìn)行了海下采煤；美國(guó)則非常注重長(zhǎng)壁開(kāi)采對(duì)地表河流甚至小溪影響，國(guó)內(nèi)煤炭資源分布廣，不但平原地區(qū)、丘陵和山區(qū)地下蘊(yùn)藏著豐富煤炭資源，并且各類水體下壓煤量也很大。長(zhǎng)期以來(lái)，河南理工大學(xué)特殊開(kāi)采與巖層控制研究所積累了豐富水體下、河下采煤經(jīng)驗(yàn)，水體下采煤技術(shù)已處在領(lǐng)先地位。一、概述吳莊逆斷層位于礦井田中部，沿耿灣、吳莊、南缸窯、南寨一線延伸，延伸長(zhǎng)度不不大于3.0km，自東向西重要通過(guò)16、13及15采區(qū)，斷層傾向330°～10°，傾角30°～65°，落差0～95m，呈西小東大。在13采區(qū)，吳莊逆斷層處在東南部，是13采區(qū)與11采區(qū)上山分界線，斷層上盤(pán)已由1206、13A—補(bǔ)13鉆孔及11擴(kuò)大區(qū)采掘面進(jìn)行充分揭露控制，斷層下盤(pán)在13采區(qū)回風(fēng)平巷及13A—補(bǔ)13鉆孔某些揭露，初步判斷吳莊逆斷層在該區(qū)落差35～75米。13111工作面南部斷層下盤(pán)揭露資料較少，因而吳莊逆斷層在該區(qū)延展及富水性狀況對(duì)13111工作面南部巷道掘進(jìn)影響需要論證，因斷層附近煤層較厚，為安全合理留設(shè)斷層防水煤柱，解放更多煤炭可采資源,對(duì)該斷層探查有很大積極意義。二、斷層導(dǎo)水性研究吳莊逆斷層位于礦井田中部，地質(zhì)條件特殊，延展范疇廣，此斷層對(duì)采煤工作影響較大。斷層導(dǎo)水研究，擬采用五種辦法：=1\*GB3①理論分析（固流耦合數(shù)學(xué)模型）；=2\*GB3②相似材料模仿；=3\*GB3③數(shù)值模仿辦法；=4\*GB3④經(jīng)驗(yàn)辦法；=5\*GB3⑤現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)辦法。理論分析（固流耦合數(shù)學(xué)模型）研究圍巖和水互相作用關(guān)系，并通過(guò)數(shù)值模仿預(yù)測(cè)斷層導(dǎo)水性，經(jīng)相似材料模仿與經(jīng)驗(yàn)值相比較，從而擬定該斷層導(dǎo)水性，保證斷層附近采煤安全進(jìn)行。1、理論分析從定性方面分析，斷層導(dǎo)水重要因素是，采動(dòng)影響了斷層薄弱活化（沿?cái)鄬用娈a(chǎn)生較小移動(dòng)）或強(qiáng)烈活化（沿?cái)鄬用娈a(chǎn)生較大移動(dòng)），是原有固流耦合應(yīng)力平衡被破壞，地層中水壓得到釋放，導(dǎo)致工作面或巷道充水（見(jiàn)圖1）。圖1底板灰?guī)r水通過(guò)斷層突入礦井示意圖由構(gòu)造斷裂形成斷層破碎帶，往往具備較好透水性，會(huì)形成礦井充水良好通道。對(duì)于某些巨大斷裂，由于斷層兩盤(pán)牽引裂隙廣泛發(fā)育，該類斷層（斷層帶）除了具備導(dǎo)水性質(zhì)外，其斷裂帶自身就是一種含水體，因而還具備充水水源性質(zhì)。由于斷層面或斷牽引裂隙帶導(dǎo)水而引起礦井突水災(zāi)害在礦井突水事幫中占有絕對(duì)主導(dǎo)位置。普通以為，張性斷裂透水性較強(qiáng)，壓性斷裂透水性較弱，扭性斷裂透水性則介于兩者之間。事實(shí)上，斷層導(dǎo)、儲(chǔ)水性要遠(yuǎn)比上述規(guī)律復(fù)雜得多，它不但要受斷層力學(xué)性質(zhì)和巖性影響，并且會(huì)受到斷層面所受應(yīng)狀態(tài)、斷層活動(dòng)次數(shù)和序次、斷層帶膠結(jié)物性質(zhì)與膠結(jié)限度等各種因素影響。當(dāng)斷層兩盤(pán)為脆性可溶巖石時(shí)，斷裂及其影響帶裂隙、喀斯特發(fā)育，具備良好透水性；當(dāng)斷裂兩盤(pán)為脆性但不可溶巖石時(shí)，斷層兩側(cè)往往發(fā)育有張開(kāi)性較好牽引裂隙，具備較好透水性；當(dāng)斷層兩盤(pán)為柔性巖石時(shí)，斷層破層破碎帶多被低滲入性泥質(zhì)成分充填，孔隙、裂隙率低，斷層面閉合，普通不導(dǎo)水或?qū)詷O弱。在分析斷層導(dǎo)水性時(shí)，應(yīng)特別注意不要容易將某條斷層簡(jiǎn)樸地劃分為導(dǎo)水?dāng)鄬?、隔水?dāng)鄬踊蛸A水?dāng)鄬?，而?yīng)充分注意斷層水文地質(zhì)性質(zhì)具備方向性和局部性，即一條斷層可以在某一方向?qū)?，而在另一方向上隔水，或同一斷層某一部位?dǎo)水，而在另一部位隔水。有些斷層在初次揭露時(shí)隔水，但隨采礦擾動(dòng)也許發(fā)生滯后導(dǎo)水。因此，在研究探測(cè)斷層水文地質(zhì)性質(zhì)時(shí)，一定不要將其視為一種在不同部位具備不同巖性對(duì)接關(guān)系，不同部位具備不同應(yīng)力狀態(tài)，不同部位具備不同水理性質(zhì)復(fù)雜面狀地質(zhì)構(gòu)造體，進(jìn)行整體分析和分區(qū)評(píng)價(jià)。2、相似材料模仿三、防水煤柱留設(shè)研究關(guān)于防水煤柱留設(shè)計(jì)算辦法有各種：=1\*GB3①、經(jīng)驗(yàn)類比辦法。參照工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件相似礦井安全回采防水煤柱尺寸，作為本區(qū)煤層開(kāi)采防水煤柱留設(shè)根據(jù)。=2\*GB3②、運(yùn)用理論公式進(jìn)行計(jì)算。例如匈牙利埃斯茨托公式、查姆保公式。=3\*GB3③、根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定計(jì)算公式計(jì)算。=4\*GB3④、用數(shù)值計(jì)算法或相似模仿實(shí)驗(yàn)擬定煤柱尺寸。三、工作面開(kāi)采布置參數(shù)和回采工藝設(shè)計(jì)依照《白坪井田東坪礦地面水庫(kù)下采煤可行性分析報(bào)告》（已經(jīng)省煤炭工業(yè)局批復(fù)），首采試采11081工作面位于券門(mén)水庫(kù)尾部，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該水庫(kù)當(dāng)前水面標(biāo)高約為+343～+353m，且基本保持不變，該水庫(kù)最深處約有10m，它是11采區(qū)開(kāi)采重要地表水體，其深度邊界為水體底界面，在11081工作面處上部距二1煤頂部367m，中部385m，南部403m。因而，采煤后來(lái)上覆巖層破壞和導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度與否波及券門(mén)水庫(kù)，是11采區(qū)11081首采工作面實(shí)現(xiàn)水體（券門(mén)水庫(kù)）下安全采煤核心問(wèn)題之一。水體底部距保護(hù)帶高度計(jì)算表計(jì)算位置導(dǎo)水裂縫帶高度Hli(m)保護(hù)層厚度Hb（m）Hli+Hb+Hf最大標(biāo)高(m)距水體底高差（按最危險(xiǎn)狀況算）(m)軟弱中硬軟弱中硬軟弱中硬軟弱中硬下部31.562.9212814.454.9388.6348.1中部30.561.019.52627.064.0358.0321.0上部29.559.0182436.072.0331.0295.0對(duì)于煤層傾角為0～35o緩傾斜煤層，煤層開(kāi)采后來(lái)垮落帶邊界位于采空區(qū)邊界范疇以內(nèi)，導(dǎo)水裂縫帶邊界位于采空區(qū)邊界范疇以外，普通超過(guò)采空區(qū)邊界約5～8m?？迓鋷Ш蛯?dǎo)水裂縫帶均呈馬鞍形，導(dǎo)水裂縫帶最高點(diǎn)位于采空區(qū)傾斜方向上部。11081工作面開(kāi)采后上覆巖層破壞空間形態(tài)符合普通規(guī)律。依照11采區(qū)內(nèi)接近券門(mén)水庫(kù)附近鉆孔柱狀圖可以看出，在11081工作面處二1煤頂距地面高差：上部為367m，中部為385m，下部為403m.。而導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育最大標(biāo)高與基巖頂部邊界之間基巖巖柱厚度均在295m以上，再加上約6m厚第四系底部砂質(zhì)粘土隔水作用，導(dǎo)水裂縫帶是不會(huì)波及地表上水體券門(mén)水庫(kù)，即券門(mén)水庫(kù)對(duì)11081工作面開(kāi)采不會(huì)構(gòu)成威脅。由于11081工作面煤層厚度變化較大，擬采用放頂煤回采工藝。依照東坪礦既有生產(chǎn)工藝和技術(shù)條件，首采試采11081工作面擬采用走向長(zhǎng)壁采煤法。四、堤壩安全性分析河南理工大學(xué)特殊開(kāi)采與巖層控制研究所自主開(kāi)發(fā)了地表移動(dòng)變形預(yù)測(cè)軟件，處在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，能較精確預(yù)測(cè)地表移動(dòng)變形。通過(guò)預(yù)測(cè)，并運(yùn)用地理息信系統(tǒng)軟件，擬定堤壩水位升降，保證堤壩安全。五、觀測(cè)工作=1\*GB3①地面觀測(cè)工作在試采工作面11081工作面回采期間要加強(qiáng)觀測(cè)工作。在前期工作中已對(duì)地表移動(dòng)變形進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度與否能滿足工程規(guī)定，還要在實(shí)踐中檢查，如果預(yù)測(cè)和實(shí)際相差較大，不能滿足工程規(guī)定，要及時(shí)修改技術(shù)辦法。同步也要注意觀測(cè)資料收集整頓，得出本區(qū)內(nèi)巖移參數(shù)，為后來(lái)大面積進(jìn)行水體下開(kāi)采奠定基本。=2\*GB3②工作面滲水觀測(cè)通過(guò)理論計(jì)算，數(shù)值模仿、相似材料模仿、經(jīng)驗(yàn)辦法擬定保護(hù)煤柱尺寸，能否能保證回采工作安全進(jìn)行，還要加強(qiáng)工作面觀測(cè)工作，制定詳細(xì)觀測(cè)籌劃與辦法。同步注意資料收集與整頓工作。六、大面積水體下回采工作思考試采工作是為券門(mén)水庫(kù)下大面積回采做準(zhǔn)備，在試采期間要做好資料收集和整頓工作，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)規(guī)律。