论文部分内容阅读
摘 要：杨河井田32071工作面作为三二采区最南部的工作面，回采期间将受浮山寨断层影响，建立模型对其二1煤层完整和有构造底板阻渗性进行量化评价，得到底板阻渗性与实际水压对比危险性的分布规律，能为底板水防治提供有效的参考依据。
关键词：底板；阻渗性；评价
杨河井田32051工作面靠近浮山寨断层附近，分别在2005年和2011年发生了两次奥灰突水事故，造成了重大的经济损失。32071工作面与32051工作面紧邻，处于32051工作面以南，地质条件类似，更接近浮山寨断层。因此，有必要研究32071工作面二1煤底板阻渗性能，评价其安全带压开采的可行性。
1 评价模型的建立
建立岩体的抗渗强度Pm作为断层带岩体的实际阻渗能力评价参数[1-5]，单位为MPa，具体表达为：
其中，hi为第i层段岩层厚度（m）；P0i为i层段的单位厚度所具有的抗渗强度（MPa/m）。
根据岩层结构类型或裂隙发育程度对平均抗渗强度P0i量化赋值[6-8]：
式中，Pwi为i分层最大导渗水压力（MPa）；λi为i分层侧压力系数；γ为i分层覆岩的平均重度（kN/m3）；Hi为i分层覆岩厚度（m）；Mi为i分层厚度（m）；αi为折减系数。
根据32051突水资料，确定二1煤底板对应的平均阻渗强度推荐值，如表1所示。
2 断层带阻渗条件
（1）浮山寨断层。
根据4906钻孔被浮山寨断层切穿情况，建立如图1所示的浮山寨断层阻渗性计算模型图。
根据阻渗性计算模型，浮山寨断层抗渗强度为：
与实际奥灰水水压相比，该抗渗强度较小，不足以抵消下伏奥灰水的水压，是底板阻渗的薄弱地段，潜在突水危险性大。
（2）F32支断层。
在32071工作面内，根据采巷揭露情况共发现F32支断层6条，这些断层均为高角度的正断层，其中对开采有影响的有四条，分别为F32-8、F32-9、F32-10、F32-13支断层。综合考虑断层带和采动破坏带的阻渗强度，建立如图2所示的断层阻渗性计算模型。
根据阻渗性计算模型，F32支断层的抗渗强度计算公式为：
其中h2为断层部位底板采动破坏带厚度（m）；为采动破坏带阻渗强度（MPa/m）；L’为断层带有效阻渗段斜长（m）；为断层破碎带阻渗强度（MPa/m）。
根据上式计算得F32各支断层阻渗强度如表2所示。
3 二1煤底板阻渗性评价
由表2可知，断层破碎带的抗渗强度主要取决于沿断层带有效阻渗段的长度。
（1）断层扰动带是底板阻渗的薄弱部位。正常结构条件下，二1煤底板对O2灰的抗渗强度在5.6～9.17MPa之间，与其相比32071工作面内F32支断层对O2灰水的抗渗强度只有3.71～4.45MPa，较正常底板条件下小1.9～4.42MPa，断层的存在，大大降低了底板的阻渗能力，是底板阻渗性的薄弱点。
（2）断层破碎带为突水危险区域。与32071工作面二1煤底板O2灰水压相比，F32-8、F32-9、F32-10处底板抗渗强度与实际水压相当，处于临界状态，F32-13处断层破碎带抗渗强度明显低于底板实际水压，突水危险性大，在32071工作面和临界32051工作面开采中，均出现过沿断层破碎带的出水事故，说明断层带为底板突水的潜在危险区域。
4 结论
F32-10、F32-13及浮山寨断层处底板抗渗强度分别为4.39MPa、3.71MPa和2.80MPa，表现出越靠近浮山寨断层，抗渗强度越小、阻渗能力越弱的特点，这与正常结构条件下，根据32071工作面钻孔处得出的底板阻渗性特点变化规律一致，特别是在浮山寨断层时，该断层和4906钻孔点的抗渗强度只有2.80MPa，远低于底板的实际水压，因此浮山寨断层是影响32071工作面的安全回采的主要因素。
参考文献
[1]张蕊.带压开采底板构造裂隙带活化导渗机制[D].中国矿业大学，2014.
[2]王忠昶.矿井底板岩层阻水性能的研究[D].山东科技大学，2003.
（作者单位：郑煤集团杨河煤业有限公司）
关键词：底板；阻渗性；评价
杨河井田32051工作面靠近浮山寨断层附近，分别在2005年和2011年发生了两次奥灰突水事故，造成了重大的经济损失。32071工作面与32051工作面紧邻，处于32051工作面以南，地质条件类似，更接近浮山寨断层。因此，有必要研究32071工作面二1煤底板阻渗性能，评价其安全带压开采的可行性。
1 评价模型的建立
建立岩体的抗渗强度Pm作为断层带岩体的实际阻渗能力评价参数[1-5]，单位为MPa，具体表达为：
其中，hi为第i层段岩层厚度（m）；P0i为i层段的单位厚度所具有的抗渗强度（MPa/m）。
根据岩层结构类型或裂隙发育程度对平均抗渗强度P0i量化赋值[6-8]：
式中，Pwi为i分层最大导渗水压力（MPa）；λi为i分层侧压力系数；γ为i分层覆岩的平均重度（kN/m3）；Hi为i分层覆岩厚度（m）；Mi为i分层厚度（m）；αi为折减系数。
根据32051突水资料，确定二1煤底板对应的平均阻渗强度推荐值，如表1所示。
2 断层带阻渗条件
（1）浮山寨断层。
根据4906钻孔被浮山寨断层切穿情况，建立如图1所示的浮山寨断层阻渗性计算模型图。
根据阻渗性计算模型，浮山寨断层抗渗强度为：
与实际奥灰水水压相比，该抗渗强度较小，不足以抵消下伏奥灰水的水压，是底板阻渗的薄弱地段，潜在突水危险性大。
（2）F32支断层。
在32071工作面内，根据采巷揭露情况共发现F32支断层6条，这些断层均为高角度的正断层，其中对开采有影响的有四条，分别为F32-8、F32-9、F32-10、F32-13支断层。综合考虑断层带和采动破坏带的阻渗强度，建立如图2所示的断层阻渗性计算模型。
根据阻渗性计算模型，F32支断层的抗渗强度计算公式为：
其中h2为断层部位底板采动破坏带厚度（m）；为采动破坏带阻渗强度（MPa/m）；L’为断层带有效阻渗段斜长（m）；为断层破碎带阻渗强度（MPa/m）。
根据上式计算得F32各支断层阻渗强度如表2所示。
3 二1煤底板阻渗性评价
由表2可知，断层破碎带的抗渗强度主要取决于沿断层带有效阻渗段的长度。
（1）断层扰动带是底板阻渗的薄弱部位。正常结构条件下，二1煤底板对O2灰的抗渗强度在5.6～9.17MPa之间，与其相比32071工作面内F32支断层对O2灰水的抗渗强度只有3.71～4.45MPa，较正常底板条件下小1.9～4.42MPa，断层的存在，大大降低了底板的阻渗能力，是底板阻渗性的薄弱点。
（2）断层破碎带为突水危险区域。与32071工作面二1煤底板O2灰水压相比，F32-8、F32-9、F32-10处底板抗渗强度与实际水压相当，处于临界状态，F32-13处断层破碎带抗渗强度明显低于底板实际水压，突水危险性大，在32071工作面和临界32051工作面开采中，均出现过沿断层破碎带的出水事故，说明断层带为底板突水的潜在危险区域。
4 结论
F32-10、F32-13及浮山寨断层处底板抗渗强度分别为4.39MPa、3.71MPa和2.80MPa，表现出越靠近浮山寨断层，抗渗强度越小、阻渗能力越弱的特点，这与正常结构条件下，根据32071工作面钻孔处得出的底板阻渗性特点变化规律一致，特别是在浮山寨断层时，该断层和4906钻孔点的抗渗强度只有2.80MPa，远低于底板的实际水压，因此浮山寨断层是影响32071工作面的安全回采的主要因素。
参考文献
[1]张蕊.带压开采底板构造裂隙带活化导渗机制[D].中国矿业大学，2014.
[2]王忠昶.矿井底板岩层阻水性能的研究[D].山东科技大学，2003.
（作者单位：郑煤集团杨河煤业有限公司）