高承压水体上开采底板岩层变形特征研究

第２７卷第３期　西安科技大学　学报　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．３　２００７年９月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＸＩ　ＡＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＳｅｐＬ　２００７　文章编号：１６７２—９３１５（２００７）０３—０３５９一Ｏ５　高承压水体上开采底板岩层变形特征研究　王贵虎，何廷峻　（安徽理工大学土木工程系，安徽淮南２３２００１）　摘要：在承压水体上开采时，煤层底板突水过程是一个复杂的非平衡、非线性的演化过程。结　合朱庄煤矿３６２９工作面实例，利用理论分析、相似材料模拟研究方法探讨了高承压水体上开采底　板变形规律，解析煤层底板隔水层在采动矿压及底板含水层水压的复合作用下的破坏深度、应力　传播特征、底板突水极限压力，并将解析解应用于朱庄煤矿３６２９工作面底板突水预测的实际工程　中，取得较好的实际应用效果。　关键词：底板突水；相似模拟；破坏深度　中图分类号：ＴＤ　７４５　．２　文献标识码：Ａ　Ｃｏａｌ　ｆｌｏｏｒ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｄａｍａｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｆｏｒ　ｍｉｎｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ－ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ　ＷＡＮＧ　Ｇｕｉ－ｈｕ，ＨＥ　Ｔｉｎｇ－ｊｕｎ　（Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ　２３２００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｎｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ－ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ，ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｒｕｓｈ　ｉｎ　ｃｏａｌ　ｆｌｏｏｒ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｎｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉ－　ａｍ　ａｎｄ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｐｐｌｉｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｉｍｉｌａｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｖａｓｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｌｏｏｒ　ｍｉｎｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ－ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｈｔ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　ｈｔｅ　３６２９　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｉｎ　Ｚｈｕｚｈｕａｎｇ　Ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ，ｒｅｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ｄｅｐｔｈ，ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｔｍｏｓｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｖａｓｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｌｏｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ－－ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ　ｌａｙｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓ－－　ｓｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｌｏｏｒ　ｗａｔｅｒ－ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ　ｌａｙｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　３６２９　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｉｎ　Ｚｈｕｚｈｕａｎｇ　Ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｖａｓｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｌｏｏｒ　ｗｈｉｃｈ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｓａｆｅｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｖａｓｉｏｎ；ｓｉｍｉｌａｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ；ｄａｍａｇｅ　ｄｅｐｔｈ　煤层底板突水问题一直是困扰华北型煤田煤炭工业可持续发展的主要水患，随着矿山开采深度逐渐　加大，这种水患越来越严重，已经引起了许多学者的关注　Ｊ。高承压水体上开采，其实质是煤层底板含　水层高承压水沿采煤工作面底板隔水层岩体内部通道突破底板隔水层的阻隔，以突发、缓发或滞发的形　式向上涌人工作面采空区的过程。朱庄煤矿属水文地质条件复杂型矿井，１９９４—２００５年朱庄煤矿６煤层　开采过程中曾发生６次底板太原群灰岩突水淹没工作面，突水量为１６０—１　０００　ｍ　／ｈ，底板太原群灰岩水　害给６煤层开采带来极大的威胁。３６２９工作面走向长５９０　ｍ，倾斜宽１６４　ｍ。煤层平均厚度３．０　ｍ，煤层倾　角为６。一ｌ５。，采深４２Ｏ　ｍ；地质构造较发育，工作面机巷有一较大断层，走向Ｎ５０。，落差３．５　ｍ；山西组６　收稿日期：２００６—１１—１８　作者简介：王贵虎（１９７２一），男，安徽定远人，硕士，讲师，主要从事土木工程及岩土方向的教学与研究　维普资讯 http://www.cqvip.com ３６０　西安科技大　学　学报　２００７正　煤层下伏与奥陶系灰岩强含水层相沟通的太灰岩含水层，水压达Ｎ３．９５　ＭＰａ，与煤层底板相距４５—５５　Ｉｌｌ　左右，根据井下钻孔资料，单孔涌水量一般都￣：ｊ：２５０　Ｉｌｌ　／ｈ，最大为６ｏｏ　Ｉｌｌ　／ｈ，太灰含水层是６煤开采的间　接充水含水层，是影响工作面安全生产的主要因　代　时　层厚／ｍ　柱状　１：５０ｏ　岩性描述　ｄ　巨　岩　、　色　、　＼　６　、．　色　——　色条带状　岩Ⅱ　叠　系　山　苫蛋警　冀＝ｌ熊　西　耋兰　∞　岩、　、中　组　咎　ｐ　＿　，　一　原　岩　群　＝　图１工作面地层柱状图　图２相似模型测点布置图　Ｆｉｇ．１　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃ　ｃｏｌｕｍｎ　Ｆｉｇ．２　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ　ｍｏｄｅｌ　１　工作面底板岩体破坏深度计算　根据Ａ．Ｓ．Ｖｅｓｉｃ通过大量的压模试验及现场实际经验，提出了岩土产生塑性滑移时的极限承载力的计　算公式。结合煤层支承压力作用的特点，将此公式进行必要的修改及补充ｌ！Ｐ．－－Ｉ得到底板岩体的极限载荷¨。。　Ｐ　＝（Ｃｃｏｔ￣０＋ｍＴＨ＋ｍＴＨ＋Ｔｘ　ｎ‰）ｅ们　ｔａｎ２ｆ、　孚＋譬ｌ＋二／　　。啪‰一Ｃｃｏｔ￣０（１）　式中　。为岩体边缘塑性区宽度，ｃ为底板岩体内聚力。　底板最大破坏深度可按图３计算。　根琚图３甲檄限塑性区的儿伺尺寸口Ｊ以确定出夏取　力作用下的极限塑性破坏区的最大深度。　Ｉ一　一ｌ～Ｉ厂　、　在△。６口中，　。６＝ｒ０＝　。／２ｃ。ｓ（寻＋予）　（２）　Ｉ　ａ　在△　中，ｈ＝ｒｓｉｎｏｔ　而　０１＝詈一（孚一譬）一　图３底板最大破坏深度计算简图　Ｆｉｇ．３　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｄａｍａｇｅ　ｄｅｐｔｈ　所以　＝ｒ０　唧。ｃ。ｓ（　＋譬一号）　（３）　由　＝ｏ，可以求出底板破坏区的最大深度　。。　＝　ｅ　唧。ｃ。ｓ（　＋譬一手）ｔａｎ‰一ｒｏｅ　。ｓｉｎ（　＋譬一寻）＝。　＝寻＋警　（４）　将上式及（２）式代人（３）式，即可得到底板岩体最大破坏深度ｈ。　凡１＝一，：—　兰　ｅ＼（　４＋　２）ａ，　。　’　。（５）　２ｃｏｓ（寻＋譬）　底板岩体最大破坏深度距工作面端部的水平距离ｚ。为　Ｚ１＝ｈ１ｔａｎ￣ｐｎ　（６）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　王贵虎等：高承压水体上开采底板岩层变形特征研究　３６１　采空区内底板岩体沿水平面方向的最大破坏长度ｌ：为　ａｎ（号＋字）　蚰蜘，　（７）　由图３可见，在工作面后方采空区内在ｌ：长度范围内的底板岩体在不同深度上产生了塑性破坏。根　据朱庄矿煤层：　＝２０。，Ｃ　＝１　ＭＰａ，ｎ＝３，ｍ＝３　ｍ，Ｈ＝４２０　ｍ，ｚ。＝３．８８　ｍ，底板岩石平均内摩擦角　０＝　４５。，　＝２　６００　ｋｇ／ｍ。　所以，极限塑性破坏区的最大深度ｈ。　ｈ，：—　（子＋竽）ｔａ啪：三：墨墨旦　：。（子＋詈）ｔ　ｓ。　２ｃ。ｓ（子＋譬）　２ｃ。ｓ（詈＋詈）　通过以上计算，由于采动破坏引起的底板岩层最大破坏深度是１２　ｍ左右。　２　高承压水体上开采相似模拟试验　２．１试验方案　相似模型以砂子为骨料，石膏、碳酸钙为黏结材料，分层铺设构成。根据各岩层不同岩石的力学强　度，按相似理论确定模型材料强度的表达式为　ｍ　：　，　（８）　式中　为几何相似比；　为容重相似比；Ｏｒ　为模型材料强度；ｃｒｐ为原型岩石强度。　Ｌｐ　ｐ　根据相似材料模拟计算要求，确定模型的几何相似比为１：１００，时间相似比为１：１０，容重相似比为１：　１．６，泊松比及内摩擦角相似比均为１。模型中断层宽度由下式确定　ｃ　＝乏　式中ｃ　为断层宽度几何相似比；ｄｐ为原型中断层带的宽度；ｄ　为模型中断层带的宽度。模型的几何尺　寸为３　ｍ　ｘ０．３　ｍ×１．２　ｍ（长×宽×高）。根据朱庄矿地质条件，该模型模拟地层厚近４００　ｍ（按６号煤底　板标高及地面标高推算），模型高４　ｍ，但实际铺设相似材料厚仅１．２０　ｍ，其中底板０．５４　ｍ，顶板０．６３　ｍ，煤　层模拟厚度为０．０３　ｍ。模型中顶板上覆岩层重量应用杠杆原理采用１５个杠杆，通过配压块将杠杆挂钩　上的铅块重量压于模型顶面。水压模拟利用特制液压囊，安装了水压表以实时监测液压囊内的水压力，　并通过外部水压力控制液压囊内的水压力。　模型中共布置６０个应变片，顶板布置１排，共１２个测点，底板于不同深度布置４排，每排１２个测点，　用来监测采动中顶底板的地应力值。另外还布置１５只位移传感器，顶板２排，每排５个测点；底板布置１　排，５个测点，用以监测采动中顶底板位移的变化。　通过杠杆稳定加载４８　ｈ，模拟水压加载稳定２　ｈ后，由模型一侧５０　ｃｍ处开始开挖，每次以　５　ｃｍ／１２０　ｍｉｎ步距向前推进，采用走向长壁全部垮落采煤方法，试验共进行了４０次步距开挖，工作面推进　总长度２００　ｃｍ。　２．２试验数据分析　在模拟工作面回采过程中，由切眼向前开挖至２５　ｃｍ时，采空区伪顶（泥岩）开始离层；至３０　ｃｍ时，直　接顶开始垮落。随着工作面推进，直接顶的上覆岩层（老顶）离层，沿一定角度产生裂缝，并向上发展。当　工作面推进到４５～５０　ｃｍ，老顶岩层初次断裂失稳，形成工作面初次来压。在老顶来压后的１５０　ｃｍ长的回　采过程中，每开挖３个步距，顶板垮落一次，采场经历了１０次周期来压，步距平均约１５　ｃｍ。来压前，采空　区顶板下沉加剧，在采面后侧及控顶区上方有裂缝出现，周期来压使直接顶靠近煤壁处被折断。　２．２．１　顶板岩层应力分布规律　在煤层顶板１５　ｃｍ处布置了一层压力测线。在开采过程中，当煤层开采８０　ｃｍ，１００　ｃｍ，１２０　ｃｍ时，支承　维普资讯 http://www.cqvip.com

３６２　西安科技大　学　学报　２００７血　压力的分布情况如图３所示，竖线位置表示断层位置。从图中可以看出：在工作面前方约１０　ｃｍ内为超前　支承压力降低区，煤壁前１０—６０　ｃｍ为超前支承压力的分布区域。在煤层开采至１００　ｃｍ之前，靠近断层测　线处的应力接近原始应力。推进距离超过１００　ｃｍ时，尽管断层带位于超前支承压力的集中区，其附近岩　层的应力却低于原始应力，且随工作面与断层间距离的减小，应力逐渐在降低。　２．２．２　底板岩层应力分布规律　在相似模型煤层底板２　ｃｍ，１２　ｃｍ，２５　ｃｍ，４０　ｃｍ深度处分别布置了四层压力测线，图中竖线位置是断　层。根据测试结果数据，当煤层开采到８０　ｃｍ，１３０　ｃｍ时，底板受采动影响的垂直应力集中系数的变化曲　线如图４，图５所示。　１）沿水平方向，工作面前方煤层底板受采动影响范围为６０　ｃｍ左右。工作面距离６０　ｃｍ以内，为底板　岩层应力集中区和降低区，其中工作面前方３０　ｃｍ左右为显著影响范围。工作面前方６０　ｃｍ以外，底板应　力开始接近原始应力值，这是由于冒落的矸石开始被压实，对顶板已经起到了支承作用。　２）在竖直方向，当深度小于１２　ｃｍ时，垂直应力衰减较快；当深度大于１２　ｃｍ时，垂直应力衰减速度比　较缓慢。由此可见，垂深小于１２　ｃｍ时，底板岩层受采动影响显著；垂深大于１２　ｃｍ时，底板岩层受采动影　响开始减小。说明应力集中和卸压程度随深度的增加而降低。　３）在靠近断层的测点处应力比远离断层处的应力低，这是由于断层附近的岩体比较破碎，岩体的强　度低，不能和岩体内部一样抵抗覆岩压力，致使断层面上的应力向周边转移，而远离断层面的底板岩层完　整性较好，岩体强度大，能较好地抵抗矿山压力及底板含水层水压，因而其承受的应力也较大。　３　２．５　ｌ＋距庇扳一２　ｅｌｌｌ－－ｍ－距庄榧．１２　ｃｍ　ｌ　－▲一距底板一２５ｃｒｆｒ・・一距　扳＿｜ｎⅢＩ　／喵哥ｌ世撂　ｌ—　｝一－Ｉ＂ｑｋ　Ｉ＂￣１０　ｃｍｌ　２　１．５　１　Ｏ．５　Ｏ　图４　顶板岩层应力分布规律　图５　工作面推进８０　ｃｍ底板岩层应力分布规律　Ｆｉｇ．４　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｒｏｏｆ　ｓｔｒｅｓｓ　Ｆｉｇ．５　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａｒｉｙｔ　ｏｆｆｌｏｒ　ｒｏｃｋ　８０　ｃｍ　ａｄｖａｎｃｅｄ　图６　工作面推进１３０　ｃｍ底板岩层应力分布规律　图７　工作面推进８０　ｃｍ时距底板一２　ｃｍ处底板位移量　Ｆｉｇ．６　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｌｆｏｏｒ　ｒｏｃｋ　１３０　ｃｍ　ａｄｖａＪ１ｃｅｄ　Ｆｉｇ．７　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ一２　ｃｍ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｆｌｏｒ　８０　ｃｍ　ａｄｖａｎｃｅｄ　２．２．３底板岩层变形特征　图６所示为煤层开采到８０　ｃｍ时，距煤层－２　ｃｍ的底板岩层变形移动规律。工作面前方底板岩层受　到压缩，底板移动变形表现为下沉；在工作面后方，底板岩层出现底臌。特别是在工作面后方一１５。ｍ左　右，底臌变形开始加剧；　在试验中当采长为３５　ｃｍ时，裂隙由后方煤壁内３　ｃｍ左右呈台阶状向采空区深部间断扩展，深度达　８　ｃｍ，底板岩层在切眼后方煤壁附近发生拉剪复合破坏裂隙。而在距切眼３０　ｃｍ的断层，断裂深７。ｍ，其　最大破坏深度达１３　ｃｍ，可能由于处于初次来压的拉伸区以及断层带内岩石的岩性较一般岩石小得多且　设置成了正断层，处于张性状态，对底板的影响破坏较大。当采长为５０　ｃｍ时，工作面后方约１０。ｍ处的底　板岩层出现新的间断裂隙；后方切眼煤壁附近底板岩层中的裂隙，在原有破坏的基础上，沿水平及垂直方　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　王贵虎等：高承压水体上开采底板岩层变形特缸ｆ究　３６３　向继续扩展，并形成与采空区贯通的倾斜裂隙，水平长度为２１　ｃｍ，深１４　ｅｍ；此时断层断裂深度为６　ｃｍ，最　大破坏深度为ｌ１　ｃｍ。回采工作面后方附近底板岩层的破裂具有周期性。在回采工作面前移过程中，采　空区后方约２０　ｃｍ处，底臌变形比较剧烈，水平方向底板岩层有裂隙产生，随着工作面的推进，裂隙不断延　长。水平裂隙的产生和发展大大降低了岩层的抗弯强度，底臌变形随着工作面的前移不断加剧，当这种　变形产生的应力超过岩层的强度时，即发生周期性断裂。在试验过程中，底板岩层的周期断裂步距为　２０　ｃｍ左右，断裂在工作面后７ｙ６　ｃｍ左右。随着工作面的推进，采空区逐渐被冒落的矸石充填压实，所以　工作面后方６０　ｃｍ左右的底板岩层中的裂隙逐渐被压密闭合。　２．２．４相似试验主要结论　沿工作面走向煤层底板受采动影响范围为６０　ｍ左右，表现为底板岩层应力集中区和降低区，其中工　作面前方３０　ｍ左右为显著影响范围；同时在竖直方向上随着煤层底板岩层深度的增加，应力集中和卸压　程度逐渐降低；垂深小于１２　ｍ时，底板岩层受采动影响显著，垂深大于１２　ｍ时，底板岩层受采动影响开始　减小；工作面前方底板岩层由于受到超前支承压力的作用易发生破裂，工作面附近采空区底板岩层由于　应力突然卸载而发生底臌破裂，当工作面遇到断层时，断层带附近的底板岩层位移和应力变化达到最大　值。工作面前方６０　ｍ以外，煤层底板为常压区。　３　工程实践　根据试验可知底板突水部位多出现在工作面煤壁附近。而作用于工作面最低点的极限水压力Ｐ＝　４０．３　ＭＰａ，底板有效隔水层厚度取最小ｈ＝４５　ｉｎ。根据突水系数作为预测预报底板突水与否的标准　卜　］　＝Ｐ＾　（１０）　式中　为底板突水系数　为底板含水层极限水压力，ＭＰａ；ｈ为底板有效隔水层厚度，ｍ。　代人相关数据得　＝　＝０．９＞０．７　这表明］ＩＩ６２采区底板含突水系数计算值超过临界突水系数０．７，不具备安全回采条件；在回采过程　中，又遇到了导水断层，根据开采工作面遇到断层时底板有效隔水层带的突水极限压力Ｐ为¨。］　Ｐ：（Ｂ＋ｙｈ１）ｅｘｐ　一Ｂ＋ｙＨ　（１１）　式中Ｃ，　分别为底板隔水层岩石的平均内聚力和内摩擦角；Ｃ　，　，分别为断层带内岩石的平均内聚力　和内摩擦角；　为底板岩石容重；　为采空区控顶距。　Ｂ：（１．Ａ）ｃｃ０ｔ　＋　ｔａｎｑ￣十ｔａｎｑ￣Ｆ　（１２）　式中　Ａ：　ｌ—Ｓｌｎ∞　：５．８３　代人相关数据得Ｐ＝（０．４５８×ｌ０　＋２　６００×９．８×１２）ｅｘｐ　一０．４５８×１０　＋２　６００×９．８　×５５＝３．４５＜３．９５（ＭＰａ），计算结果表明，底板有效隔水层带能够承受的突水极限压力小于底板实际所承　受的水压力，因而不具备安全回采条件。所以，在回采至该区段时，必须对该工作面采取加固措施，根据　工作面的实际条件，采取局部注浆加固和疏降底板含水层水压。注浆选用４２５　普通硅酸盐水泥，水灰比　１：１，注浆压力为４．５—７　ＭＰａ；断层注浆孔采用一路止水套管，直径‘ｐ　１０８　ｍｍ，深１０　ｍ，灰岩孔采用一路止　水套管，直径‘Ｐ　１０８　ｍｍ，深１５　ｍ，终孔直径ｑｏ　８９　ｍｍ。共注入水泥５７．６　ｔ，有效地封堵了出水区，使涌水量　由２０　ｉｎ　／ｈ减小为５　ｉｎ　／ｈ，这样既加固了底板涌水区，又减小了矿井涌水量。由于采取了底板加固，确保了　工作面回采的安全。　（下转第４００页）　维普资讯 http://www.cqvip.com ４００　西安科技大　学　学报　２００７卑　［６］　徐秋宁，马孝义，安梦雄，等．ＳＣＳ模型在小型集水区降雨径流计算中的应用［Ｊ］．西南农业大学学报，２００２，２４（２）：９７　—１００．　［７］　Ｂｏｓｚｎａｙ　Ｍ．Ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＣＳ　ｃｕｒｖｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｆ　ｏＩｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｒａｉｎａｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９８９，１　１５（１）：　１３９—１４４．　［８］　刘贤赵，康绍忠，刘德林，等．基于地理信息的ＳＣＳ模型及其在黄土高原典型流域降雨一径流关系中的应用［Ｊ］．水力　发电学报，２００５，２４（６）：５７—６１．　［９］　Ｍｉｓｈｒａ　Ｓ　Ｋ，Ｓｉｎｇｈ　Ｖ　Ｐ．Ｓｏｉｌ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｃｕｒｖｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ［Ｍ］．Ｎｅｔｈｅｒｌｎｄｓ：ａＫｌｕｗｅｒ　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，　２００３．　［１０］Ｐｏｎｃｅ　Ｖ　Ｍ，Ｈａｗｋｉｎｓ　Ｒ　Ｈ．Ｒｕｎｏｆｆ　ｃｕｒｖｅ　ｎｕｍｂｅｒ：ｈａｓ　ｉｔ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｍａｔｕｒｉｔｙ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ　Ｅｎｇｒｇ　Ｊ．ＡＳＣＥ，１９９６，１（１）：１１—　１９．　［１　１］Ｍｉｓｈｒａ　Ｓ　Ｋ，Ｓｉｎｇｈ　Ｖ　Ｐ．ＳＣＳ—ＣＮ　ｂａｓｅｄ　ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐａｃｋａｇｅ．Ｉｎ：Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌｓ　ｆｏ　ｓｍａｌｌ　ｗａｔｅｒｓｈｅｄ　ｈｙｄｒｏｌ—　ｏｇｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．Ｃｏｌｏｒａｄｏ．ＵＳＡ：Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００２：３９１—４６４．　（上接第３６３页）　４结论　１）沿水平方向，煤层底板隔水层受采动影响范围为６０　ｉｎ左右，其中至工作面距离２０　ｎ以内为应力增　ｉ高区，２０　ｎｉ至６０　ｎ内为应力降低区，ｉ工作面前Ｊ￣Ｙ６０　ｉｎ以外为煤层底板常压区。　２）在垂直方向上，底板隔水层受采动影响破坏的垂直深度大约为１２　ｉｎ左右。当垂深小于１２　ｉｎ时，底　板岩层受采动影响显著；当垂深大于１２　ｉｎ时，底板岩层受采动影响开始减小。同时在靠近断层点处应力　小于远离断层处的应力。　３）在回采过程中，采空区后方约２０　ｉｎ处，底臌变形比较剧烈，随着工作面的推进，裂隙不断延长，直至　顶板发生周期来压达到最大破坏深度，总体呈现为采前超前压缩段、采后卸压膨胀段和采后压力压缩稳　定段三段分段规律，因此底板岩层的变形表现为张裂一恢复一闭合的交替运动特征。　参考文献：　［１］张金才，ｌ刘天泉ｃ．采煤工作面底板应力及位移的模拟实验研究［ｚ］．北京：煤炭科研参考资料，１９９１．　［２］　申宝宏，张金才．岩石力学工程中的应用［Ｍ］．北京：知识出版社，１９８９．　［３］　王金安．承压水体上开采相似模拟实验［Ｊ］．矿山压力与顶板管理，１９９０，（３）：５６—５８．　［４］蒋金泉，宋振骐．回采工作面底板活动及其对突水影响的研究［Ｊ］．山东矿业学院学报，１９８７，（４）：６１—６５．　［５］　黎良杰．采场底板突水机理的研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，１９９５．　［６］　中国科学院地质所．中国煤矿岩溶水突水机理的研究［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９２．　［７］　王经明．承压力沿煤层底板递进导升突水机理的模拟与观测［Ｊ］．岩土工程学报，１９９９，２１（５）：５４６—５４９．　［８］　王作宇，刘鸿泉．承压水上采煤［Ｍ］．北京：煤炭工业出版社，１９９６．　［９］Ｔｓｕｙｏｓｈｉ　Ｉｓｈｉｄａ．Ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｎ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ａｎｄ　ｆｉｅｌｄ［Ｊ］．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉｌａｓ，２００１，１５（５／６）：２８３—２９５．　［１０］Ｔａｎｇ　Ｃ　Ａ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｌｅａｄｉｎｇ　ｔｏ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ａｎｄ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｓｅｉｓｍｉｃａｌｌｙ［Ｊ］，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈ．　＆Ｍｉｎ．Ｓｃｉ．，１９９７，３４（２）：２４９—２６１．　［１１］郭惟嘉．底板突水系数概念及其应用［Ｊ］．河北煤炭，１９８９，（２）：５６—６０．　［１２］煤科总院西安分院．淮北矿务局杨庄矿Ｉ１　６３３工作面底板原位测试及其突水可能性预测［Ｒ］．西安：煤科总院西安分　院，１９９８．　［１３］王经明，董书宁．采矿对断层扰动及水文地质意义［Ｊ］．煤炭学报，１９９７，２２（４）：３６１—３６５．