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中国矿井物探网 - 矿井地质 - 回采对矿井充水条件的影响
 
 
回采对矿井充水条件的影响
信息来源:网站编辑部   添加日期:2018-7-9   浏览次数:311
   井巷工程系统形成和回采工作面布置后,采煤方法和顶板管理方法,对矿井充水影响很大。采用不同的顶板管理方法(如陷落法和充填法),对围岩破坏程度有很大差别。
(一)采动引起的围岩破坏特征
    采掘活动会造成围岩变形、破坏,并导致一系列矿山压力现象的发生。工作面的不断推进,使煤层顶底板处于持续不断的移动变形和破坏之中。通常,顶板下沉开始于工作面前方40m左右,底板开始移动始于工作面前方35m左右,因此在工作面前后围岩中形成两个典型的矿山压力破坏的移变带(图1)。

    回采工作面前方为增压区(支承压力带),回采工作面后方采空区为减压区(卸荷带)。通常在增压区造成围岩挤压变形和破坏。工作面推过以后,支承压力带逐步转化为采空区,围岩所受的应力比回采前要小得多,由强烈的挤压破坏状态变为卸荷释放状态,产生卸荷裂隙和构造应力释放裂隙。当工作面推过约12~27m范围时,顶板岩层急剧下沉,在上覆岩层中产生了破坏程度不同的三个区域,即所谓的“三带”——冒落带、裂隙带和弯曲带(图5)。
①冒落带
    靠近采空区的岩层破坏带,破碎的岩块杂乱无章地堆积,岩块间空隙多而大,为散体块状结构,透水性强。
②裂隙带
    冒落带上方的岩层破裂带,断裂既可垂直层面产生,也可顺层裂开,呈排列整齐的岩块,为层体块体结构。裂隙连通性好,导水性强。


③弯曲带
    裂隙带上方的岩层整体弯曲下沉。该带裂隙不发育,在地表形成塌陷盆地,塌陷盆地的坡缘往往产生锲形张开裂隙,一般深度3~10m。
    除顶板“三带”出现外,支承压力变化对底板岩层也有破坏作用。煤层开采后,工作面前后支承压力引起的底板岩层内的等值应力分布情况见图6。图中,原始应力状态为100%,超过者为增压部分,小于者为采空区卸荷导致的减压部分。在增压区,当作用力超过岩层的强度时,岩层产生变形破坏,阻隔地下水能力降低。采空区底板岩层的原岩应力得到释放,引起岩体膨胀,当其发展超过弹性限度时,便会发生破裂。采空区底板的这种破裂,称为卸荷裂隙。从形式上看,底板破坏也应出现类似于顶板“三带”的现象。李白英等提出了底板破坏的“下三带”概念,即在采动情况下,出现底板破坏带、完整岩层带和原始导高带。

(二)回采引起的矿井水文地质条件的变化
①在开采情况下,围岩会产生冒落、裂隙和弯曲下沉。冒落带和裂隙带内岩层强度低,阻隔水性能大大减弱,透水性强。其一旦连通周围水体,将会造成矿井水害。岩层因弯曲下沉可形成塌陷盆地,而发育于盆地边缘的一系在列裂隙,将使大气降水和地表水与矿井充水动态的联系更为密切。
②开采引起的围岩变形与破坏,必然造成井田水文地质结构和条件的变化,增强岩层的透水性,引进新水源。因而,开采活动会使矿井充水水源和充水通道增多、增强。
③采动引起的底板破坏而造成的底板含水层向矿井充水,称为底板涌水,大者称为“底板突水”。随开拓采掘的延伸,矿井底板突水的威胁日趋严重。
④采掘引起的矿井涌水规律,通常是初期涌水量由小变大,经过一定时间后,涌水量由大变小。若涌水主要来源于静储量,补给水源不足时,涌水便逐渐消失;若涌水主要来源于补给量,补给水源充足时,则逐渐趋于一个稳定涌水量。
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