煤層工采對底板突水的影響

　底板水問題在我國煤礦產生過程中非常突出、非常普遍，涉及我國大部分煤田。包括華北、華南的大部分晚古生代煤田及個別的中生代及新生代煤田。其涉及範圍之廣，水量之大，危害之重，世界罕見。影響煤層底板突水的因素很多，高壓水頭是引起突水的一個重要條件，位於煤層底板的含水層，采掘工作麵一般不能直接揭露，其中間隔有不透水或弱透水的岩層承壓水，要進入采掘空間必須要有一定的力來突破隔水層或衝刷弱水透水層的裂隙；地質構造，如斷層和陷落柱等，這些會使岩體強度降低，阻水能力減弱，湧水通道發育；岩層結構與岩性特征，如岩體的強度、完整性和隔水與阻水性能；力學作用，如原岩應力大小、方向，開采活動引起的圍岩應力重新分布和結構麵再擴展；承壓水對岩體的物理、力學和化學作用等。

　1控製煤層底板突水的主要作用力

　　影響煤層底板突水的主要作用力很多，從力學觀點來看主要有：①煤層底板下伏含水層的水頭壓力，包括動壓和靜壓；②礦山動壓力和靜壓力；③地應力；④煤層底板與下伏含水層之間的相對隔水層的重力；⑤相對隔水層的岩體強度。

　　動壓包括頂板冒落時岩塊對底板的衝擊力、采煤機械或放炮的震動力等，這些對底板突水起誘發作用。水頭壓力和礦山壓力起到破壞隔水層底板，促使底板突水的作用力；而隔水底板的策略和強度則是維護底板完整、抑製底板突水的約束力。當約束力足以平衡作用力時，底板保持穩定，不致發生底鼓和突水；否則不可能發生災害。

　　2煤層開采對底板的破壞及突水的形成條件

　　2.1采動對底板破壞作用

　　（1）應力狀態的改變。當工作麵從開切眼開始回采之後，采麵圍岩應力將發生變化。隨著工作麵的推進，煤層底板前方處於支承壓力作用而壓縮。工作麵推過後，應力釋放，底板處於膨脹狀態。隨著頂板的冒落，采空區冒落矸石的壓實，工作麵後方一定距離的底板以恢複到原岩應力狀態。由於工作麵是在不斷推進的過程中，所以，底板處於壓縮——膨脹——再壓縮的狀態。而在壓縮與膨脹變形的過渡區，底板最易發生破壞。在開切眼附近，豎向應力集中程度最高，底板容易發生變形及產生裂隙。在上、下出口附近煤層的底板不僅受到支承壓力的影響，而且受靜壓力的影響，因此，沿上、下出口附近底板的采動裂隙比較發育，易形成突水點。而在上、下出口與開切眼處，突水的幾率則更大。在工作麵停采線處，由於沒有動壓的影響，底板的變形及破壞程度較小。發生突水的可能性不大。

　　（2）結構麵的再擴展。工程采動能夠引發原結構麵的再次擴展。由於結構麵本身物理性狀的差異性，其擴展後導水性能不盡相同，根據湧水量的變化情況，裂隙受采動的程度可劃分為五種基本類型：①增大型，裂隙受到短軸方向拉伸、長軸方向壓縮的礦壓作用，充填物少；鬆散受力後裂隙逐漸張開，湧水量逐漸增大；②下降型，裂隙受到短軸方向壓縮、長軸方向拉伸拉礦壓作用，充填物多；受力後裂隙壓縮，湧水量逐漸減少；③裂隙走向與礦壓作用方向成一定的角度，受力不均，充填物較多，湧水量時大時小，但總的趨勢是下降型；④裂隙走向與礦壓作用方向成一定的角度，受力不均，充填物較少，湧水量在工作麵後方趨於穩定；⑤裂隙受到雙向壓縮的礦壓作用，充填物少，受力後基本不產生變形，湧水量呈穩定型。

　　（3）采動裂隙帶的形成。由於采動礦壓和水的作用，在底板采動破壞深度範圍內，底板岩層中一般產生3種裂隙：①豎向張裂隙，分布在緊靠煤層底板的最上部，是底板膨脹時層向張力破壞所形成的張裂隙；②層向裂隙，主要岩層麵以離層形式出現，一般在底板淺部較發育，它是在采煤工作麵推進過程中底板受礦壓作用，反向位移沿層向薄弱結構麵離層所致；③剪切裂隙，一般為兩組，以60°左右分別反向交叉分布。這是由於采空區與煤壁及采空區頂板冒落在受壓區岩層反向受力剪切形成。

　　上述三種裂隙嚴重破壞了底板岩體的完整性，當它們與含水層（或承壓水導升帶或導水斷層）溝通，要發生底板突水。底板岩體的破壞深度與程度主要與采場礦壓大小和礦壓顯現劇烈程度以及底板特征有關。其中前者的影響因素有：開采深度、直接頂厚度及采高，煤層傾角，工作麵尺寸大小以及頂板岩性與結構等；後者的影響因素有底板岩性、岩體結構與構造特征等。