底板岩层下三带.ppt

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1、§6底板岩层下三带工作面推进后，根据煤层底板破坏情况和岩溶水导升情况，采空区下方底板岩层可以划分为3带，即所谓的下3带：①底板采动导水裂隙带（底板采动破坏带），Ⅰ带；②有效隔水层保护带（底板阻水带），Ⅱ带；③承压水导升带，Ⅲ带。一底板采动导水裂隙带1概念：是指由于采动矿压的作用，底板岩层遭到连续性破坏，导水性能发生明显改变的层带。该带内一般存在平行和垂直层面的裂隙。平行层面裂隙：主要是底板受到矿压作用，底板经过压缩→膨胀而产生反向弹性变形所造成，一般在浅部较发育。底板岩层三带划分垂直层面的裂隙：是由剪切作用和层向拉力造成。

2、2影响因素：①工作面长度L：L↑—h1↑统计：L＜70mh1≈8～9m；L=100～130mh1≈13～17m；L=180mh1≈20m。L每增加10m，h1增加1m。②悬顶距：悬顶距↑—超前支承压力峰值↑—h1↑③采高：对于单层开采或分层的第一分层开采，采高↑—h1↑。开采第二分层时，仅在第一分层破坏深度的基础上增加2～3m，再下一分层开采时增加深度更小。④采深：采深↑—h1↑100～1200m采深范围内，每增加100m，破坏深度增加0.8m，深度一般在1～10m之间变化。3深度确定方法：钻孔注水法现场实测法地质雷达法超

3、声波探测经验估算法理论计算法①经验估算法：a仅考虑工作面宽度（斜长）L时：b考虑采深H、倾角α、工作面斜长L时：c考虑采深H、倾角α、面斜长L、岩层坚硬性系数f时：一般，在断裂带附近，h1比正常底板增大约0.5～1.0倍。②理论计算法a由断裂力学、莫尔—库伦破坏准则：b由弹性理论和莫尔—库伦破坏准则：n—最大应力集中系数；c由弹性理论和格林菲斯破坏准则：d由塑性理论和莫尔—库伦破坏准则：二承压水导升带与含水层临近的岩层中，存在着原始节理、裂隙，岩溶承压水进入该层后就会成为导水层。1概念：是指含水层中的承压水沿隔水层底板裂隙

4、或断裂破碎带导升的上限与含水层顶面之间的含水部分岩体。开采前，含水层中的承压水并不仅局限于含水层中，实际上在某些部位承压水已沿隔水层中的原有裂隙上升到隔水层内部某一高度，这一高度称为承压水原始导高。开采后，承压水原始导高在矿压、水压的共同作用下，还可继续扩展，裂隙再导升。承压水的原始导高与采后再导升的高度之和即为承压水的导升高度。由含水层顶面到导升高度上限之间的含水层部分，即为承压水导升带。2承压水导升带的发育规律：①由于裂隙发育的不均匀性，承压水导升带的上界参差不齐。断层带或陷落柱附近，常会形成异常导升带；无构造影响的正

5、常地段，导升带较低或基本不存在。②导升高度与隔水层岩性有关。一般，在脆性岩层中的发育高度比在塑性岩层中高。如：砂岩比泥岩中发育的好；蒙脱石含量较高的泥岩中一般不存在导升带。3承压水导升带高度确定：现场测试法：物探岩性分析法理论分析法理论分析法—薄板理论计算法：式中：h—底板隔水层厚度；PW—水压Lx—工作面斜长；Ly—沿推进方向采面至采空区压实区的距离。三有效隔水层保护带1概念：是指位于煤层底板采动导水裂隙带以下、底板含水层以上，具有阻水能力的岩层范围。2特点：保持采前岩层的完整连续性，阻隔水性能未发生变化。该带范围内的岩

6、层虽然受到支承压力的作用，甚至产生了弹性或塑性变形，但仍能保持连续性，厚度较大的条件下，仍可阻止底板突水。3厚度：式中：h、h1、h2、h3—分别为隔水底板总厚度，采动导水裂隙带、有效隔水层保护带、承压水导升带的厚度。时，保护带存在。时，保护带不存在。四底板突水条件：1底板突水是在采动矿压和承压水水压共同作用下而产生的。1）矿压作用：破坏了应力平衡，使岩体结构发生变化。2）水压作用：压裂扩容作用和渗水软化作用。①压裂扩容（水楔）：承压水在微裂隙中进一步压裂岩体，使原有裂隙进一步扩展。②渗水软化：承压水在底板隔水层中，降低了

7、有效应力和内聚力，使隔水层强度降低。2突水条件：一般，承压水的压裂扩容作用是否发生，与底板隔水层中的最小主应力σ3有直接关系。只有PW＞σ3时，才会产生压裂扩容作用。突水条件：a)采动矿压及水压未能使底板隔水层形成贯通破裂，即：不会发生突水。b)采动矿压及水压使底板隔水层形成贯通破裂，但隔水层中的最小主应力大于承压水的水压，即：不会发生突水。c)采动矿压及水压使底板隔水层形成贯通破裂，但承压水的水压大于隔水层中的最小主应力，即：这时，产生压裂扩容作用，会发生突水。