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中國礦井物探網 - 礦井地質 - 回采對礦井充水條件的影響
 
 
回采對礦井充水條件的影響
信息來源:網站編輯部   添加日期:2018-7-9   瀏覽次數:518
   井巷工程系統形成和回采工作面布置后,采煤方法和頂板管理方法,對礦井充水影響很大。采用不同的頂板管理方法(如陷落法和充填法),對圍巖破壞程度有很大差別。
(一)采動引起的圍巖破壞特征
    采掘活動會造成圍巖變形、破壞,并導致一系列礦山壓力現象的發生。工作面的不斷推進,使煤層頂底板處于持續不斷的移動變形和破壞之中。通常,頂板下沉開始于工作面前方40m左右,底板開始移動始于工作面前方35m左右,因此在工作面前后圍巖中形成兩個典型的礦山壓力破壞的移變帶(圖1)。

    回采工作面前方為增壓區(支承壓力帶),回采工作面后方采空區為減壓區(卸荷帶)。通常在增壓區造成圍巖擠壓變形和破壞。工作面推過以后,支承壓力帶逐步轉化為采空區,圍巖所受的應力比回采前要小得多,由強烈的擠壓破壞狀態變為卸荷釋放狀態,產生卸荷裂隙和構造應力釋放裂隙。當工作面推過約12~27m范圍時,頂板巖層急劇下沉,在上覆巖層中產生了破壞程度不同的三個區域,即所謂的“三帶”——冒落帶、裂隙帶和彎曲帶(圖5)。
①冒落帶
    靠近采空區的巖層破壞帶,破碎的巖塊雜亂無章地堆積,巖塊間空隙多而大,為散體塊狀結構,透水性強。
②裂隙帶
    冒落帶上方的巖層破裂帶,斷裂既可垂直層面產生,也可順層裂開,呈排列整齊的巖塊,為層體塊體結構。裂隙連通性好,導水性強。


③彎曲帶
    裂隙帶上方的巖層整體彎曲下沉。該帶裂隙不發育,在地表形成塌陷盆地,塌陷盆地的坡緣往往產生鍥形張開裂隙,一般深度3~10m。
    除頂板“三帶”出現外,支承壓力變化對底板巖層也有破壞作用。煤層開采后,工作面前后支承壓力引起的底板巖層內的等值應力分布情況見圖6。圖中,原始應力狀態為100%,超過者為增壓部分,小于者為采空區卸荷導致的減壓部分。在增壓區,當作用力超過巖層的強度時,巖層產生變形破壞,阻隔地下水能力降低。采空區底板巖層的原巖應力得到釋放,引起巖體膨脹,當其發展超過彈性限度時,便會發生破裂。采空區底板的這種破裂,稱為卸荷裂隙。從形式上看,底板破壞也應出現類似于頂板“三帶”的現象。李白英等提出了底板破壞的“下三帶”概念,即在采動情況下,出現底板破壞帶、完整巖層帶和原始導高帶。

(二)回采引起的礦井水文地質條件的變化
①在開采情況下,圍巖會產生冒落、裂隙和彎曲下沉。冒落帶和裂隙帶內巖層強度低,阻隔水性能大大減弱,透水性強。其一旦連通周圍水體,將會造成礦井水害。巖層因彎曲下沉可形成塌陷盆地,而發育于盆地邊緣的一系在列裂隙,將使大氣降水和地表水與礦井充水動態的聯系更為密切。
②開采引起的圍巖變形與破壞,必然造成井田水文地質結構和條件的變化,增強巖層的透水性,引進新水源。因而,開采活動會使礦井充水水源和充水通道增多、增強。
③采動引起的底板破壞而造成的底板含水層向礦井充水,稱為底板涌水,大者稱為“底板突水”。隨開拓采掘的延伸,礦井底板突水的威脅日趨嚴重。
④采掘引起的礦井涌水規律,通常是初期涌水量由小變大,經過一定時間后,涌水量由大變小。若涌水主要來源于靜儲量,補給水源不足時,涌水便逐漸消失;若涌水主要來源于補給量,補給水源充足時,則逐漸趨于一個穩定涌水量。
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