采煤工作面底板突水的预测预报方法

采煤工作面底板突水预测，预报是在工作面采动过程中，通过监测煤层底板岩层内部一些参数值变化来分析，预测板突水的可能性。本文着重介绍了该方法的基本原理和实际应用。     

完整底板突水机理研究

为研究完整型底板突水机理,文章理论分析了突水事故发生的三大要素,即水源、水压、突水通道,分析了采动突水通道形成的发展规律及突水灾害实现的条件。对演马庄矿12121采煤工作面突水事故时空特点进行了分析,分析认为:12121采煤工作面突水事故在时间上,恰逢直接顶初次来压(工作面推进31 m)前夕;空间上,突水点位于煤壁附近,靠近回风巷位置。其原因是,直接顶来压前夕,支承压力峰值较大,对底板岩体的破坏作用较大,而靠近回风巷位置为应力叠加区域,支承压力峰值最高。在强大的矿山压力和水压作用下,底板破坏带和承压水导升带沟通,高水压通过底板裂隙涌入工作面,产生突水。     

矿井电法探测工作面底板潜在突水构造的应用

通过矿井直流电法探测带压工作面底板水文地质条件的应用,结果表明该技术对探测带压工作面底板含水层、潜在突水构造的位置及其分布规律效果好,能及时提供采煤工作面范围内具体的防治水资料,对预防工作面突水、保证生产安全具有重要指导作用。     

邢东矿深部带压开采底板突水特征及控制技术

针对深部带压开采工作面区域注浆治理后底板突水仍频发的难题,以邯邢矿区邢东矿深部带压开采为工程背景,通过现场调研和理论分析已突水工作面突水过程和开采地质条件,获得了邢东矿深部带压开采底板突水特征和影响因素,确定了邢东矿深部带压开采底板突水主控因素;应用弹塑性力学理论从动静载角度分析了不同来压步距对底板破坏深度和宽度影响规律,进而采用数值模拟研究不同来压步距下底板应力场和塑性区演化规律。研究结果表明:工作面顶板剧烈来压突水是邢东矿深部带压开采底板突水主要特征,顶板难以及时垮落是其关键诱因;随来压步距增大,底板应力集中带和卸荷应力拱逐渐向底板深部岩体传播扩展,顶板垮落易产生强烈来压动载效应,底板采动破坏深度和宽度增大,诱发隐伏导水构造活化及深部岩体破坏,贯通底板隐伏构造带等导水通道诱发底板突水。为此,提出了顶板水力压裂卸压以及底板微震监测、采动应力监测、围岩变形监测和承压水水位监测等多参量监测的防治技术。现场监测表明,试验工作面顶板水力压裂后周期来压步距缩短为9.53 m,相比邻近未压裂工作面减小了61.42%,来压动载系数、应力集中系数和围岩变形速度均较小,奥灰水位相对稳定,未形成底板突水通道,底板突水得到有效控制。     

回采工作面底板矿压显现规律的研究

为研究回采工作面底板突水机理,探索开采活动在底板突水过程中的作用与地位,于1979年,在峰峰矿务局二矿,对回采工作面底板矿压和岩移进行了综合测试,初步掌握了底板矿压作用过程与底板破坏变形的深度和强度。测试的工作面走向长350米,倾斜长75～120米,倾角10°～21°,采高1.5米,采深123～167米。除上边有一块采空区外,其余周围全为实煤。工作面内有4条沿走向分布的断层,落差0.2～1.2米。机组采煤,日进     

高承压水条件下工作面过断层理论分析

为研究高水压条件下工作面过断层突水机理,在考虑工作面附近矿山压力及水压分布规律的基础上,通过建立力学模型,理论分析了工作面正常推进过程中和过断层开采时底板岩层弯曲变形规律,并给出开采初期和来压过程中跨断层开采突水力学判据。研究结果表明:从开采煤壁至采空区矸石压实区之间的区域为突水脆弱区;在地质条件相似的情况下,工作面经过断层时的底板岩层弯曲量是正常推进过程中底板岩层弯曲量的48倍左右,因此工作面过断层时更易发生突水;来压过程中的作用反力使突水发生的可能性变小;为安全通过断层,应使断层破碎带至采空区矸石压实区之间的距离小于底板梁极限悬臂跨距。     

环工作面电磁法底板突水监测技术

为了监测煤层底板在工作面回采过程中导含水构造裂隙的实时动态发育情况,避免底板突水事故的发生,提出了利用环工作面电磁法对煤层底板突水进行监测的方法技术。通过数值模拟,研究总结了全空间条件下采煤工作面底板不同空间位置异常体在环工作面电磁法观测方式下的响应特征。设计了环工作面电磁法底板突水监测观测系统,并提出了电磁法突水系数的概念。根据底板下导含水裂隙与工作面底板之间距离的大小将电磁法突水系数划分3个等级：突水提醒阈值Cr、突水警告阈值Cw和突水报警阈值Ca。     

基于带压开采条件下首采工作面底板立体加固防治水技术研究

基于汾源煤业首采工作面底板抗水性差,并存在多个构造带且带压开采的条件,分析了工作面突水危险性,结合矿井实际情况,采用底板立体加固方案对底板进行防治水。结果表明:由于首采工作面为带压开采,且存在断层,使主采煤层与各主要充水含水层距离缩短甚至对接,造成断层破碎带成为各含水层的导水通道,极易引发突水。在采用突出重点兼顾一般的方法,对底板进行全面立体加固的基础上,对构造带重点区域进行加强加固,从根本上防止底板突水的发生,保证工作面的正常回采。     

采场底板断层突水及其防治方法

阐述了采煤过程中底板岩层在矿压作用下的变形特征及其规律。在理论上提出了当倾向采场且平行其边缘的底板断层面同底板岩层中的最大膨胀线相吻合时，该类断层两盘的相对位移量最大，也最容易发生突水事故，并通过实例说明了底板断层的突水机理。最后，从水文地质和采煤方法两个方面，提出了防治突水的措施。     

焦作矿区底板注浆加固工作面富水性分区及加固效果分析

以焦作矿区8个发生突水的底板注浆加固工作面为背景,依据底板钻孔涌水量对工作面进行了富水性分区,研究了工作面底板注浆加固体的空间分布特征,分析了底板突水的机理。研究结果表明:底板突水主要发生在富水区,并受断层带、基本顶来压等多个因素影响。注浆加固有效地降低了大水工作面的突水危险,表明对工作面的富水区、断层带、基本顶来压等特殊位置加大注浆工程量是十分必要的。     

锦瑞煤业奥灰水带压开采危险性评价

煤层底板奥灰水是锦瑞煤业主要水害,为了探讨主采煤层奥灰水带压开采的突水危险性,在分析矿井水文地质条件的基础上,采用突水系数法,从大巷层位布置、工作面长度、底板有效隔水层厚度等几个方面,对矿井主采煤层奥灰水突水危险性进行评价,评价结果可为锦瑞煤业奥灰水带压开采提供技术支撑。     

原位应力测试在底板突水预测中的应用

利用采动条件下煤层底板原位应力测试所获得的数据，通过有限元数值模拟来建立采煤工作面的应力场、位移场与渗流场，并确定底板突水判据．此项技术在淮北矿务局杨庄矿Ⅱ６１１０工作面得到应用，由于正确地评价了该工作面的突水可能性，安全采出煤炭４２万ｔ．     

采煤工作面底板加固和含水层改造防治水方法

永城煤电集团公司车集煤矿水文地质条件相对复杂 ,在采煤生产过程中多次发生工作面突水事故 ,严重影响矿井的安全生产和经济效益。该矿经过认真细致的研究 ,提出了采煤工作面底板加固和含水层改造的防治水方法 ,并取得了显著效果     

微地震监测在特厚煤层底板突水评价中的应用

特厚煤层综放开采对底板扰动大,在底板下方有承压含水层时,存在原生裂隙导水、采动裂隙导水、构造活化导水等底板突水灾害,动态监测底板裂隙的萌生、发展、贯通直至破坏过程是底板突水灾害有效预测、预警的关键。以平朔地区特厚煤层综放工作面回采过程中底板突水问题为研究背景,在工作面建立了一套自主研发的高精度微地震监测系统,实时获取采动过程中采场围岩破裂的三维特征,采用动突水系数法,对该工作面底板突水可能性进行了分析。研究表明:工作面向斜轴部以西90 m突水危险性增大,动突水系数达到峰值,但小于带压开采突水危险标准,认为工作面回采期间无突水危险。通过对比,动突水系数峰值位置与底板最大破裂深度位置具有明显的时空差异,且底板破裂深度峰值超前于动突水系数峰值,为通过底板破裂深度进行突水危险的实时预警提供了依据。     

基于数值模拟的断层对底板变形破坏规律及突水的影响作用研究

基于数值模拟手段,综合考虑矿压和水压的联合影响作用,通过模拟采煤时底板岩层应力分布状态及其变形破坏过程,深入对比研究煤层开采过程中断层对底板岩层应力重新分布及其变形破坏规律、直至突水的影响。研究表明:当采空区煤壁附近有断层存在时,工作面前(后)方底板岩层应力分布呈明显的不均一性,应力变化比完整底板更剧烈,煤壁附近应力集中现象更明显,急剧的应力变化更易导致底板发生变形、破坏,断层及其附近次级结构面的存在同时也加剧了采煤过程中底板及围岩裂纹、裂隙的扩展,断层距工作面越近,越易发生突水。     

华北型煤田下组煤开采围岩破坏规律研究

为了防止华北型煤田下组煤开采因围岩破坏致煤层底板奥灰突水,基于FLAC3D数值模拟软件,建立了下组煤开采试验工作面数值模型,利用光纤光栅传感器技术,监测了工作面回采过程中底板突水信息,通过数值模拟与监测结果的对比,获得了工作面煤层顶底板应力与破坏特征.结果表明:试验工作面初次来压步距为35～40 m,周期来压步距为10～20 m;工作面底板存有3个应力分区,即应力增高区、应力降低区和应力恢复区;煤层顶板破坏形态为沿走向和沿倾向方向“马鞍形”的叠加;试验工作面煤层底板破坏深度10.0～12.5 m,开切眼与终采线位置附近煤层底板破坏深度均达22.5 m,终采线位置附近煤层底板破坏深度大是试验工作面突水的主要原因.     

新版《煤矿安全规程》(防治水部分)修订要点解读与讨论

为更好理解新版《煤矿安全规程》中有关防治水条款的修订情况,依据总体修订原则,按照"坚持以人为本、强化企业主体、夯实基础地位、吸取事故教训、严格工作程序、体现科技进步"六项防治水条款修订原则,重点梳理了修订后的内容。同时分析说明了"顶板含水层下采煤不属于带压开采范畴",提出第302条中带压开采应仅针对承压含水层上采煤时的底板带压开采;指出了《煤矿防治水规定》附录四、附录五有关安全隔水层厚度计算存在矛盾,从理论上分析论证了斯列萨列夫公式与突水系数公式分别适用于掘进巷道工作面与回采工作面安全隔水层厚度计算评价,突水系数公式适用于回采工作面且底板隔水层厚度小于50 m的情况。     

高水压孤岛工作面底板突水防治技术研究

为解决邢东矿深部带压开采顶板来压剧烈导致底板突水的难题,采用现场调研、理论分析以及应力监测和微震监测等手段,研究了2129工作面底板突水危险性和防治技术。研究结果表明：2129工作面开采地质条件复杂,顶板剧烈来压时底板突水危险性较大|减小基本顶来压步距可有效减小底板采动破坏深度,提出了顶板水力压裂卸压底板突水防治技术|2129工作面平均来压步距为5.25m,较2222工作面减小了近76%,来压动载系数最大值为1.47|微震监测结果表明底板破坏集中在浅部岩层且未形成导水通道,该防治技术可有效降低底板突水危险性,保障高水压下孤岛工作面安全带压开采。     

高水压孤岛工作面底板突水防治技术研究

为解决邢东矿深部带压开采顶板来压剧烈导致底板突水的难题,采用现场调研、理论分析以及应力监测和微震监测等手段,研究了2129工作面底板突水危险性和防治技术。研究结果表明：2129工作面开采地质条件复杂,顶板剧烈来压时底板突水危险性较大|减小基本顶来压步距可有效减小底板采动破坏深度,提出了顶板水力压裂卸压底板突水防治技术|2129工作面平均来压步距为5.25m,较2222工作面减小了近76%,来压动载系数最大值为1.47|微震监测结果表明底板破坏集中在浅部岩层且未形成导水通道,该防治技术可有效降低底板突水危险性,保障高水压下孤岛工作面安全带压开采。     

承压水上采煤底板破坏流固耦合数值模拟

随着开采深度的不断增加,一些深部的矿井正面临高承压水上采煤的现状,针对这一现状结合对底板突水机理的分析,利用FLAC3D软件强大的流固耦合功能,对高承压水上开采工作面进行流固耦合数值模拟,分析和研究煤层底板岩层在采动过程中的位移、应力及孔隙水压力变化规律,并得出了某煤矿9#煤层962工作面底板的破坏深度.结合突水系数法对该工作面带压开采的可行性进行分析,为工作面的正常开采提供理论依据.