底板岩体结构与隔、导水性与防治水分析

杨春卿

摘 要：对于硬性强脆性弱的岩层，如果受到一定压力，势必容易发生破裂现象，但其裂口并不会因外界水的冲刷而扩大。相对而言，硬度弱的岩层受外界环境而容易变形，但出现岩层破裂的现象则相对较小，可一旦形成裂隙，其断面结构将会因碎屑过多、裂口透水性差的原因而极易受到高压水流的影响，从而导致裂隙被冲刷扩大。因此，根据应力强度因子分析，如果底板隔水层采用软硬相间的岩层，其中，硬岩层的裂隙容易扩散，而软岩层的裂隙不易扩散，这样两两结合，就使得岩层顶底的硬性相对变弱，而中间硬性被加强，从而实现了优劣互补，更大大提高了抗水压能力。

关键词：底板；突水；防治水；中祥圣达

0 引言

中祥圣达煤业二1煤层底板岩层岩性组合自上而下为：砂质泥岩—泥岩—硅质泥岩—石灰岩，这类软岩层组合形式，受力后易发生塑性变形，不易形成裂隙，对阻止石炭系和寒武系突水起到了一定积极作用，为带压开采提供了有利的条件。

1 底板隔水层性质分析

承压水体上采煤底板隔水岩层隔水质量综合评价就是对底板隔水岩层在采动影响和水压影响作用下产生水压破坏和采动破坏的强度大小以及底板隔水岩层阻抗底板突水的能力高低做出综合评价，也就是要对底板突水系统发生底板突水的难易程度或可能性大小做出综合性评价。

按照底板突水系统主要因素的组合特征，可以把底板突水系统划分为15种结构类型，各种类型之间往往又有1～2个因素不同，因此，可以通过对比分析来评价隔水层质量好坏。

承压水体上采煤隔水岩层隔水质量评价结果表明，在下述情况下，底板隔水岩层的隔水质量很差，突水事故极易发生：（1）存在切割底板隔水岩层的导水断层；（2）一般状态下，隔水层的断面结构透水性差，因此极易受到高压水流的影响，导致水压破坏与采动破坏相沟通；（3）底板隔水层厚度很小时，底板高承压水含水层水压很大，水压破坏、采动破坏相连通。底板突水灾害的防治应以上述情况为重点展开。

根据中祥圣达煤业地质构造和岩体节理裂隙调查结果：二1煤层底板距石炭系灰岩平均10m，距寒武系灰岩平均30m。砂质泥岩、泥岩、硅质泥岩是隔水层的主要组成部分，而灰岩是底板主要的含水层，其岩性主要由硅质石灰岩及生物碎屑灰岩组成，岩溶裂隙扩张，有较强的含水性，透水性好，影响范围大的南部采区断层，水文地质条件较为复杂的原因是由于长期受在水压、矿压、裂隙、断层的综合影响下。

2 突水危险性分析

2.1 石炭系灰岩突水可能性分析

（1）突水系数法。突水系数是指隔水层厚度每米所能承受的水压值，或者称为水压比，表达式为：

式中，P为作用于底板的水压，MPa；M为底板厚度，m。

临界突水系数Ts是否确定是评价隔水层底板是否稳定的关键。如果T

根据目前施工观测孔得出中祥圣达煤业底板最大水压1.35MPa，底板隔水层厚度最小为7m，故突水系数最大为0.192，远大于临界突水系数0.06，因此在未进行任何防治水措施条件下，发生突水的危险性和可能性很高。通过水文观测孔观测表明，通过疏水降压之后，水压可以降到0.30MPa，此时突水系数为0.043，低于临界突水系数，煤层发生突水的可能性大为降低。

（2）“下三带”法。设煤层隔水底板总厚度为h，底板导水破坏带、有效隔水层保护带与承压水原始导高带的厚度依次为 h1、h2和h3，则

h2=h-（h1+h3）

当h>h1+h3时，则保护层存在，当h

中祥圣达煤业隔水底板厚度为最小为7m，前面算出其底板破坏深度为14.72m，在未计算承压水原始导高带的情况下，h

2.2 寒武系灰岩突水可能性分析

如果对石炭系灰岩采取注浆改造的方法，将含水层改为隔水层，则矿井的主要突水层为寒武系灰岩。采用上述评价方法，评价该含水层的突水危险性。寒武系灰岩距离二1煤层底板最小距离30m，水压最大1.35MPa，则突水系数为0.045，小于临界突水系数0.06，底板发生突水的可能性降低。

3 结语

由以上分析可以得出，只有有效防治矿井水害的发生，才能保证矿井的安全开采，因此，进行疏水降压或底板注浆改造成了矿井安全开采的关键所在。

参考文献：

[1]冯君，吕和林，李安洪.顺层岩质边坡稳定性影响因素分析[J].四川建筑科学研究，2005（04）.

[2]唐习龙，林可勃，贾妮，李忠.结构计算软件中的模块化设计[J].四川建筑科学研究，2005（06）.