底板巖體結構與隔、導水性與防治水分析

楊春卿

摘 要：對于硬性強脆性弱的巖層，如果受到一定壓力，勢必容易發生破裂現象，但其裂口并不會因外界水的沖刷而擴大。相對而言，硬度弱的巖層受外界環境而容易變形，但出現巖層破裂的現象則相對較小，可一旦形成裂隙，其斷面結構將會因碎屑過多、裂口透水性差的原因而極易受到高壓水流的影響，從而導致裂隙被沖刷擴大。因此，根據應力強度因子分析，如果底板隔水層采用軟硬相間的巖層，其中，硬巖層的裂隙容易擴散，而軟巖層的裂隙不易擴散，這樣兩兩結合，就使得巖層頂底的硬性相對變弱，而中間硬性被加強，從而實現了優劣互補，更大大提高了抗水壓能力。

關鍵詞：底板；突水；防治水；中祥圣達

0 引言

中祥圣達煤業二1煤層底板巖層巖性組合自上而下為：砂質泥巖—泥巖—硅質泥巖—石灰巖，這類軟巖層組合形式，受力后易發生塑性變形，不易形成裂隙，對阻止石炭系和寒武系突水起到了一定積極作用，為帶壓開采提供了有利的條件。

1 底板隔水層性質分析

承壓水體上采煤底板隔水巖層隔水質量綜合評價就是對底板隔水巖層在采動影響和水壓影響作用下產生水壓破壞和采動破壞的強度大小以及底板隔水巖層阻抗底板突水的能力高低做出綜合評價，也就是要對底板突水系統發生底板突水的難易程度或可能性大小做出綜合性評價。

按照底板突水系統主要因素的組合特征，可以把底板突水系統劃分為15種結構類型，各種類型之間往往又有1～2個因素不同，因此，可以通過對比分析來評價隔水層質量好壞。

承壓水體上采煤隔水巖層隔水質量評價結果表明，在下述情況下，底板隔水巖層的隔水質量很差，突水事故極易發生：（1）存在切割底板隔水巖層的導水斷層；（2）一般狀態下，隔水層的斷面結構透水性差，因此極易受到高壓水流的影響，導致水壓破壞與采動破壞相溝通；（3）底板隔水層厚度很小時，底板高承壓水含水層水壓很大，水壓破壞、采動破壞相連通。底板突水災害的防治應以上述情況為重點展開。

根據中祥圣達煤業地質構造和巖體節理裂隙調查結果：二1煤層底板距石炭系灰巖平均10m，距寒武系灰巖平均30m。砂質泥巖、泥巖、硅質泥巖是隔水層的主要組成部分，而灰巖是底板主要的含水層，其巖性主要由硅質石灰巖及生物碎屑灰巖組成，巖溶裂隙擴張，有較強的含水性，透水性好，影響范圍大的南部采區斷層，水文地質條件較為復雜的原因是由于長期受在水壓、礦壓、裂隙、斷層的綜合影響下。

2 突水危險性分析

2.1 石炭系灰巖突水可能性分析

（1）突水系數法。突水系數是指隔水層厚度每米所能承受的水壓值，或者稱為水壓比，表達式為：

式中，P為作用于底板的水壓，MPa；M為底板厚度，m。

臨界突水系數Ts是否確定是評價隔水層底板是否穩定的關鍵。如果T

根據目前施工觀測孔得出中祥圣達煤業底板最大水壓1.35MPa，底板隔水層厚度最小為7m，故突水系數最大為0.192，遠大于臨界突水系數0.06，因此在未進行任何防治水措施條件下，發生突水的危險性和可能性很高。通過水文觀測孔觀測表明，通過疏水降壓之后，水壓可以降到0.30MPa，此時突水系數為0.043，低于臨界突水系數，煤層發生突水的可能性大為降低。

（2）“下三帶”法。設煤層隔水底板總厚度為h，底板導水破壞帶、有效隔水層保護帶與承壓水原始導高帶的厚度依次為 h1、h2和h3，則

h2=h-（h1+h3）

當h>h1+h3時，則保護層存在，當h

中祥圣達煤業隔水底板厚度為最小為7m，前面算出其底板破壞深度為14.72m，在未計算承壓水原始導高帶的情況下，h

2.2 寒武系灰巖突水可能性分析

如果對石炭系灰巖采取注漿改造的方法，將含水層改為隔水層，則礦井的主要突水層為寒武系灰巖。采用上述評價方法，評價該含水層的突水危險性。寒武系灰巖距離二1煤層底板最小距離30m，水壓最大1.35MPa，則突水系數為0.045，小于臨界突水系數0.06，底板發生突水的可能性降低。

3 結語

由以上分析可以得出，只有有效防治礦井水害的發生，才能保證礦井的安全開采，因此，進行疏水降壓或底板注漿改造成了礦井安全開采的關鍵所在。

參考文獻：

[1]馮君，呂和林，李安洪.順層巖質邊坡穩定性影響因素分析[J].四川建筑科學研究，2005（04）.

[2]唐習龍，林可勃，賈妮，李忠.結構計算軟件中的模塊化設計[J].四川建筑科學研究，2005（06）.