專題部分淺析煤礦突水災(zāi)害及其防治摘要：中國煤礦突水災(zāi)害十分嚴(yán)重?；咎攸c是：分布廣，發(fā)生頻次高；突水水源以巖溶水為主，突水通道主要是導(dǎo)水?dāng)嗔押蛶r溶陷落柱。本文提出了煤礦水害的預(yù)警系統(tǒng)，論證了煤礦水害的預(yù)警原理：煤層底板遞進(jìn)導(dǎo)升突水的突水機(jī)理、陷落柱的厚壁筒破壞突水機(jī)理、老塘的土壩潰決突水機(jī)理。從二方面防治煤礦突水事故，減小突水災(zāi)害損失：其一，管理措施。其二，技術(shù)措施。關(guān)鍵詞：煤礦；突水；突水機(jī)理；防治Abstract：Thecoalminewater-burstingisverysevereinChina．Theimportantcharacters，suchasthebroaddistributionwithheightfrequencyt，groundwateristhemainlysource，water-bursting’Schannelsmainlyincludetheproducingfractureandkarsticfallingcolumn.theminewaterhazardearlywarningsystemwasputforwardedandwarningprincipalswereanalyzed,whicharethemechanismofconstrainedwaterprogressiveintrusionfromcoalfloor;thethickcylinderfailuremechanismforwaterhazardsbycollapsecolumnandtheearthdambreakingmechanismforwaterhazardscausedbycoalpillarfailure.Inordertoreducethedamagecausedbywaterinrushaccident,thecoalminingwaterinrushaccidentcouldbecontrolledandpreventedfromtwoaspects:ontheonehand,managementmeasure,ontheotherhand,technologymeasure.Keywords：coalmine；water-burstion；waterinrushmechanism；preventandcontrol1我國煤礦突水特點及原因1.1我國煤礦突水特點(1)分布廣，發(fā)生頻次高，破壞損失嚴(yán)重?fù)?jù)初步調(diào)查統(tǒng)計，全國統(tǒng)配煤礦的624對礦井中，有272對礦井受水災(zāi)威脅。突水災(zāi)害廣泛發(fā)生在十幾個省(市、自治區(qū))的70多個煤礦。主要有河北省的井陘、邢臺、邯鄲、峰峰、開灤，河南省的安陽、鶴壁、焦作、平頂山、新密、豫西，山西省的霍縣、軒崗，陜西省的渭北，江蘇省的徐州、大屯，安徽省的淮南、淮北，遼寧省的本溪、南票，吉林省的通化等煤礦(田)。1955～2000年，全國煤礦發(fā)生較嚴(yán)重的突水災(zāi)害約1500次，造成淹井事故260多次，至少造成4600多人死亡，減少出煤約1．8億t。在煤礦生產(chǎn)中，突水事故發(fā)生次數(shù)及其造成的人員死亡數(shù)量、直接經(jīng)濟(jì)損失、減少出煤數(shù)量，分別占各類煤礦事故總數(shù)的11％、18％、22％、76％。嚴(yán)重的突水災(zāi)害，除造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失外，還破壞礦區(qū)地下水、地表水系統(tǒng)，甚至引起地面塌陷，影響礦區(qū)及周圍生態(tài)環(huán)境。(2)突水水源多樣，但以巖溶突水為主煤礦突水水源包括；暴雨、地表水、地下水(孔隙水、裂隙水、巖溶水)、老窿水。在各類水源中，以地下巖溶水突水發(fā)生的次數(shù)最多，而且突水壓力特別高，突發(fā)性特別強(qiáng)，造成的破壞損失最嚴(yán)重。不同區(qū)域煤礦突水水源構(gòu)成特點不同。北方地區(qū)，礦井突水水源以地下水為主，主要溶孔、溶洞和巖溶陷落柱不僅十分發(fā)育，而且彼此相通，甚至局部還存在小型巖溶管道，其富水性和透水性特強(qiáng)，因此造成的突水災(zāi)害一般規(guī)模大、來勢猛，損失嚴(yán)重。如1935年5月13日山東省淄博洪山煤礦突水災(zāi)害，1960年6月4日河北省峰峰煤礦突水災(zāi)害，1984年6月2日河北省開灤范各莊煤礦突水災(zāi)害，都是奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水突出造成的嚴(yán)重突水災(zāi)害。南方和西南地區(qū)，礦井突水水源除地下水外，還有地表水。地下水水源以晚二疊系碳酸鹽巖巖溶裂隙水為主，其次為泥盆系、石炭系、三疊系碳酸鹽巖裂隙巖溶水。湖南漣邵煤田恩口、斗笠山、橋頭河等煤礦的歷次突水災(zāi)害，1967年四川I省南桐紅巖煤礦突水災(zāi)害，1974年江西省云莊煤礦突水災(zāi)害，1985年9月20日四川省李家溝煤礦突水災(zāi)害，都是晚二疊系茅口灰?guī)r、長興灰?guī)r巖溶裂隙水突出引起的事故。地表水水源主要是洪水。(3)突水通道形式多樣主要有含水導(dǎo)水?dāng)嗔?破碎)帶、構(gòu)造裂隙帶、采礦裂隙帶、溶蝕裂隙、溶洞、巖溶管道、巖溶陷落柱，其次還有巖溶塌陷、地面裂縫、未封閉鉆孔等。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計資料，在北方地區(qū)損失百萬元以上的大型突水災(zāi)害中，約80％是通過斷裂帶發(fā)生的巖溶突水事故。巖溶陷落柱的通道作用僅次于斷裂帶，其突水規(guī)模大、致災(zāi)嚴(yán)重。溶洞、暗河管道、巖溶塌陷突水，主要發(fā)生在南方和西南地區(qū)。(4)突水部位和突水方式多樣主要發(fā)生在掘進(jìn)面和回采面。不同部位突水方式和強(qiáng)度不一——新開拓巷道掘進(jìn)面上的突水，以突發(fā)式為主，突水來勢猛、沖擊力強(qiáng)、破壞性大；開拓已久的巷道掘進(jìn)面上的突水，大多為滯后式；回采面突水多為緩發(fā)式，多發(fā)生在老頂初次來壓和周期性來壓之前，突水強(qiáng)度和危害較小。(5)不同地區(qū)礦井突水壓力不同北方地區(qū)巖溶裂隙水靜水壓力和動水壓力都很高，作用于礦層底板的突水壓力一般高達(dá)2．0～3．2MPa。礦井的突水方式多為突發(fā)性底板巖溶水突水。南方和西南地區(qū)，礦井突水水源規(guī)模以及水源靜水壓力、動水壓力都比較小，因此作用于煤層頂?shù)装宓耐凰畨毫^小，礦井突水方式多為緩發(fā)式突水。（6）突水發(fā)生的頻率呈現(xiàn)上升的趨勢，突水災(zāi)害的突發(fā)性強(qiáng)，人身傷亡較大。（7）災(zāi)難性突水主要來源于兩個途徑，即隱伏導(dǎo)水陷落柱造成的底板高壓水突入和廢棄關(guān)閉的小煤礦導(dǎo)通老空積水或地表水潰入。（8）礦井發(fā)生突水與礦井的防治水措施及管理水平有著密切的關(guān)系。據(jù)初步分析，在近期發(fā)生的突水事故中，有７０％－８０％的礦井防治水措施落實不到位，礦井水害防治技術(shù)人員缺乏，水害安全管理水平低下。由此可見是否加強(qiáng)和重視防治水工作對于礦井有效控制水害事故具有重要意義。（9）突水事故的高發(fā)期往往出現(xiàn)在煤炭工業(yè)的快速發(fā)展期，礦井超設(shè)計能力生產(chǎn)往往是水害事故孕育和發(fā)生的前兆1.2突水災(zāi)害發(fā)生原因(1)自然地質(zhì)條件我國大約有80％的煤田受暴雨、洪水、江河湖泊、地下水、老窿水等多種水源的嚴(yán)重威脅；許多煤田地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，斷裂和導(dǎo)水通道發(fā)育；大部分煤田開采深度大，勢水頭壓力高，不僅容易誘發(fā)突水，而且一旦發(fā)生突水，就非常猛烈。突水礦床大多分布在氣候溫暖潮濕、大氣降水較為充沛的地區(qū)。在地貌上一般位于河谷、山間盆地、大型平原、低山丘陵地帶，地形相對切割程度較弱，地面相對平坦低洼，一般處在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面上下，有利于大氣降水匯集與徑流。礦區(qū)及其附近有河流、水庫、湖泊乃至大江、大海等地表水體或有沖溝等暫時性水流。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂和裂隙發(fā)育，礦體和圍巖地層發(fā)育齊全，巖石物理力學(xué)性質(zhì)相差懸殊，直接頂?shù)装鍘r石強(qiáng)度較低，現(xiàn)今構(gòu)造活動較強(qiáng)烈。礦體厚度和規(guī)模變化大，埋藏深，礦層的主要部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面或地下水位以下。礦區(qū)和區(qū)域地下水豐富；局部有地下暗河徑流，或規(guī)模較大的老窿積水。礦體頂?shù)装寤驀鷰r的含水層，以碳酸鹽巖的裂隙、巖溶裂隙含水層為主。主要巖溶裂隙含水層，在地質(zhì)歷史時期經(jīng)受多次構(gòu)造運動和強(qiáng)烈?guī)r溶化作用，構(gòu)造裂隙、溶蝕裂隙、溶孔、溶洞和溶蝕管道發(fā)育，彼此縱橫交錯，連通性好。滲透性、富水性強(qiáng)，含水豐富；而且含水層的延展范圍廣，接受大氣降水和區(qū)域地下水補(bǔ)給面積大，具有巨大的靜儲量和動儲量，一般不容易疏干。礦區(qū)位于碳酸鹽巖裸露區(qū)或有薄層第四紀(jì)松散沉積蓋層的隱伏巖溶區(qū)，有巖溶漏斗、落水洞、落水井和巖溶塌陷坑分布，而且與礦層頂?shù)装鍘r溶含水層的裂隙、溶孔、溶洞系統(tǒng)相通。礦區(qū)內(nèi)有切割礦層及其頂?shù)装宓暮畬?，或發(fā)育有斷距較大的張性含水導(dǎo)水?dāng)嗔?。礦層及其頂?shù)装搴畬又g，或含水層與地表水體(包括大氣降水后的片流、暫時徑流及洪水)之間，因沉積間斷、斷層、溶洞、巖溶陷落柱、落水洞、巖溶漏斗、巖溶塌陷等發(fā)生直接或間接溝通，而具有較強(qiáng)的水力聯(lián)系。礦層頂?shù)装宓暮畬訛槌袎汉畬?，所含地下水有很高的承壓水頭，相對于礦層(體)頂?shù)装宓膯挝幻娣e水壓力高。(2)人為條件目前，我國煤礦管理水平、生產(chǎn)技術(shù)和災(zāi)害防治能力還比較差，特別是礦業(yè)秩序比較混亂，大量鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個體小煤礦，不僅生產(chǎn)技術(shù)水平落后，而且無證開采和違規(guī)生產(chǎn)十分嚴(yán)重，使突水及其他礦難事故難以得到有效控制。水文地質(zhì)勘探程度不夠，水文地質(zhì)資料的詳細(xì)可靠程度較低，即使是詳查階段獲得的資料也存在較大誤差；尤其是對與礦層(體)并無明顯直接關(guān)系的地表水、含水豐富的巖溶含水層水對礦床開采的影響，未予充分評價；甚至水文地質(zhì)邊界條件不明，礦井(坑)涌水量預(yù)測存在較大誤差。大量地質(zhì)及水文地質(zhì)勘查鉆孔洞穿礦層及其頂?shù)装搴畬优c隔水層后，起到人為溝通作用；一些未封閉或封孑L質(zhì)量不好的鉆孔，往往成為礦床開采的地下水通道。井、巷的空間布置不夠合理，礦井及礦坑地面排水、泄洪不暢。開采條件下，由于礦井(坑)長期排水和礦層采空引起頂?shù)装鍘r石變形位移，礦區(qū)地面發(fā)生下沉、裂縫、巖溶塌陷等。開采條件下，礦區(qū)地下水雖經(jīng)長期排水疏干，但穩(wěn)定的排水降落漏斗始終未完全形成，降落漏斗的浸潤曲線陡、水力坡度大，因此對礦床開采有嚴(yán)重威脅的主要含水層的地下水，基本未受礦山排水影響，潛水位或承壓水位基本未變，相對于生產(chǎn)巷道，仍有很大的水位差、壓力差，對采礦井巷仍存在很大威脅。礦床大規(guī)模開采條件下，由于井巷工作面推進(jìn)和巖礦石大量采空，礦層及其直接頂?shù)装鍘r層之間的地應(yīng)力平衡受到破壞，井巷及采空區(qū)因地應(yīng)力解除而受到巨大的礦山壓力，因此使井巷及采空區(qū)的頂、底板及邊部巖石變形位移，并形成大量新生張性裂隙、剪切裂隙的采礦裂隙帶，溝通了巷道與礦層頂?shù)装搴畬拥穆?lián)系。礦區(qū)存在廢棄的古洞坑和采空區(qū)，未經(jīng)詳細(xì)勘測，進(jìn)入老采空區(qū)采煤。隨意堆棄煤矸石而堵塞山谷、河床，洪水爆發(fā)?，F(xiàn)有水害防治技術(shù)手段推廣應(yīng)用不夠，防治水技術(shù)與工作投入不足。水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作薄弱，是造成礦井水害頻發(fā)的基本原因。礦井防治水技術(shù)手段落后，礦井水害條件預(yù)測的精度和廣度不能滿足大工作面快速機(jī)械生產(chǎn)的要求，是造成礦井水害的根本原因。近年來，井巷工程的掘進(jìn)速度明顯提高，煤礦開采方式有了很大改進(jìn)，開采深度和工作面開采空間尺度不斷增大，致使水害產(chǎn)生的條件、水害威脅的程度以及水害形成的機(jī)理都發(fā)生了較大的變化。而目前我國防治水技術(shù)和水害預(yù)測評價的理論基礎(chǔ)仍然以２０世紀(jì)５０年代前蘇聯(lián)的相關(guān)理論和我國２０世紀(jì)８０年代所積累的防治水經(jīng)驗及其相關(guān)研究成果為主。礦井水害防治作為一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，其特定歷史階段的研究成果都具有極強(qiáng)的時間效應(yīng)和對特定采礦方式與采礦環(huán)境的適應(yīng)性。傳統(tǒng)的防治水技術(shù)措施已經(jīng)不能完全滿足新形勢下現(xiàn)代化礦井建設(shè)與生產(chǎn)的要求，礦井生產(chǎn)的高產(chǎn)高效與防治水技術(shù)發(fā)展水平的相對落后必然會產(chǎn)生突水淹井事故的上升。對于隱蔽型導(dǎo)水構(gòu)造的精細(xì)探查技術(shù)與裝備不足，造成了對礦井導(dǎo)水通道的位置、分布、性質(zhì)等的先知性和預(yù)先防范措施不到位，這是導(dǎo)致災(zāi)難性水害事故的直接原因。眾所周知，煤礦水害產(chǎn)生的三大因素是水源、水量、導(dǎo)水通道，礦井水文地質(zhì)工作的核心內(nèi)容就是要查明這三大因素。很明顯，在礦井突水的三大因素中，作為對水源和水量起決定作用的含水層，其補(bǔ)給和排泄條件具有區(qū)域性和面狀分布的特點，因此往往是易于查明和預(yù)測分析的；但導(dǎo)水通道（斷層、陷落注、不良封閉鉆孔等）具有極強(qiáng)的局部性和難以預(yù)測性，大多數(shù)災(zāi)害性突水都起因于對導(dǎo)水通道的不可預(yù)知性。我國目前擁有的礦井水文地質(zhì)條件探查技術(shù)與設(shè)備對于斷層和陷落柱等導(dǎo)水構(gòu)造的精細(xì)探查精度和超前探測距離都不能滿足現(xiàn)代化礦井對防治水工作的基本要求。2煤礦水害預(yù)警的理論2.1煤層底板的遞進(jìn)導(dǎo)升突水機(jī)理承壓水在煤層底板沿裂隙的遞進(jìn)導(dǎo)升的兩個必要條件，是足夠的水壓和合適的環(huán)境應(yīng)力，其中水壓包括靜水壓力一含水層的自然水頭壓力和沖擊水壓一抗壓造成的瞬間水壓。沖擊水壓是裂隙水在無法排泄或微弱排泄的條件下，因底板巖體變形而形成的。峰峰四礦觀測表明，沖擊水壓約為靜止水壓的33倍。水在巖層內(nèi)起著兩種作用：一種是在巖石的孔隙中，形成孑L隙壓力。根據(jù)公式：即有效應(yīng)力為總應(yīng)力和孔隙壓力之差。這意味著孔隙壓力分擔(dān)著總應(yīng)力，減小巖體格架的有效應(yīng)力；另一種是在裂隙內(nèi)部，起著外荷載的作用，給裂隙一種環(huán)境地應(yīng)力有3種成因：第1種是巖體的自重，即靜巖壓力；第2種是礦山壓力；第3種是構(gòu)造地應(yīng)力。其中礦山壓力在工作面的前方一定深度內(nèi)對底板的作用同梁或薄板相似，在下部為張性，在上部為壓性。這種作用方式使得工作面前下方裂隙帶最先破壞，形成遞進(jìn)導(dǎo)升。而在工作面的后方，即采空卸壓區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)恰好相反，底板的上部為張應(yīng)力，下部為壓應(yīng)力。這樣底板不同深度的破壞先后是不一樣的，下面的巖層破壞早，上面的巖層破壞晚。如果上部的破壞和下部的破裂相對接，即發(fā)生突水。從底板試驗可以看出遞進(jìn)導(dǎo)升是環(huán)境應(yīng)力和裂隙中的水壓力共同作用結(jié)果，即在開采過程中，底板應(yīng)力和水壓力發(fā)生了變化，裂隙尖端的應(yīng)力發(fā)生了集中，應(yīng)力強(qiáng)度因子增加。當(dāng)強(qiáng)度因子超過臨界值時，裂隙發(fā)生擴(kuò)展，導(dǎo)升高度增加，應(yīng)力釋放——強(qiáng)度因子降低；隨著工作面的推進(jìn)，應(yīng)力又開始集中，強(qiáng)度因子又有所增加，當(dāng)其再次達(dá)到臨界值時，裂隙又?jǐn)U展，導(dǎo)升高度再次升高。就這樣周而復(fù)始，當(dāng)導(dǎo)升高度達(dá)到底板破壞區(qū)時，便發(fā)生突水，其突水機(jī)理如圖1楔劈作用，沖擊水壓就起著這種作用。所示。設(shè)煤層底板隔水層的厚度為M；煤層底板的自然導(dǎo)升高度是凰；導(dǎo)升的遞進(jìn)高度為△日；采礦對底板的破壞深度是^，裂隙型底板的突水的判據(jù)可以表達(dá)為：2.2陷落柱突水的厚壁筒模型導(dǎo)水陷落柱的內(nèi)壁存在水壓作用，其受力狀態(tài)可以用厚壁筒為力學(xué)模型表達(dá)。(圖2)現(xiàn)取垂直于陷落柱軸線的切面，以理想的圓形斷面為例加以分析。厚壁筒受到圍巖壓力(外壓p：)、內(nèi)部巖石壓力和水壓的作用(內(nèi)壓p，)，厚壁內(nèi)的彈塑性解為：其破壞過程是：煤巖壁(筒壁)在陷落柱內(nèi)部水壓的作用下發(fā)生變形，接著陷落柱內(nèi)部的承壓水向外滲透，造成內(nèi)部的滲透壓力變化，并逐步置換煤巖柱內(nèi)部的水，使煤巖柱內(nèi)的水質(zhì)和水溫發(fā)生變化，最后造成煤巖柱潰決突水。圖1煤層底板遞進(jìn)導(dǎo)升突水機(jī)理示意圖圖2陷落柱突水的厚壁筒模型對于隱伏導(dǎo)水陷落柱，其突水為頂蓋破裂造成的，這種情況宜用梁或薄板理論求解。在蓋的四周將會發(fā)生剪切破壞，宜用結(jié)構(gòu)力學(xué)的剪切破壞理論分析。其破壞過程是：陷落柱的周邊環(huán)狀裂隙發(fā)生破裂突水，即所謂的瓶塞突水機(jī)理，其預(yù)警方法和底板突水預(yù)警相同。2.3老塘突水的土壩模型老塘積水和其他形式的地下水不同，不屬于滲流，具有地表水的特點。老塘和防水煤柱的關(guān)系符合水庫與土壩的關(guān)系，它所造成的突水符合土壩潰決的模式，突水之前的征兆符合土壩潰決前的征兆，即，蠕變、滲透壓力、水質(zhì)的變化等。它所造成的突水過程和陷落柱類似，所采用的模型應(yīng)該是粘彈性力學(xué)與滲流學(xué)的耦合模型。其突水的判別標(biāo)準(zhǔn)：a．煤巖壁的應(yīng)力≧煤壁的強(qiáng)度極限；b．煤巖壁的滲流速度v=K滲透系數(shù)x(起始水力坡度I0一水力坡度I)≧極限流速vc。3突水防治方法3.1防治突水事故的管理措施防治煤礦突水事故的管理措施主要有以下6個方面。(1)加強(qiáng)宏觀調(diào)控，調(diào)整煤炭生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變煤炭經(jīng)濟(jì)增長方式根據(jù)我國煤炭工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，逐步壓減安全保障性較差地區(qū)和災(zāi)害多發(fā)礦山的生產(chǎn)規(guī)模，加快大型煤炭基地建設(shè)，加強(qiáng)以“災(zāi)害少、效益高”為目標(biāo)新型礦井建設(shè)，實現(xiàn)集約化生產(chǎn)。(2)加大力度，整頓礦業(yè)秩序，規(guī)范礦業(yè)市場近年來，國家大力整頓礦業(yè)秩序，收到比較明顯成效。但煤礦生產(chǎn)仍比較混亂，特別是應(yīng)該取締的小煤礦，或者尚未關(guān)閉，或者屢滅屢生，違規(guī)生產(chǎn)或無證開采的現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重。因此，需進(jìn)一步加大煤礦整治力度，按照國家的有關(guān)規(guī)定，整頓礦業(yè)秩序，規(guī)范礦業(yè)市場，從根本上為防治煤礦突水事故提供宏觀保障。(3)實施煤礦安全戰(zhàn)略，強(qiáng)化煤炭行業(yè)管理完善煤礦安全準(zhǔn)人和安全生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高辦礦準(zhǔn)入門檻以及安全生產(chǎn)人員的素質(zhì)要求。(4)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論與防治技術(shù)研究，完善煤礦安全科技體系特別是針對煤礦生產(chǎn)的核心理論和關(guān)鍵技術(shù)，國家應(yīng)加大研究投入組織聯(lián)合攻關(guān)，取得突破，深入研究災(zāi)害發(fā)生機(jī)理、發(fā)生條件，完善防治技術(shù)方法，為有效防治災(zāi)害發(fā)生提供技術(shù)支撐。(5)完善煤礦安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系清理已有煤礦安全生產(chǎn)和管理標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)評價已有標(biāo)準(zhǔn)的適用性，根據(jù)安全生產(chǎn)需要，完善各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，盡快形成標(biāo)準(zhǔn)體系。(6)加大安全投入，完善煤礦安全體系和應(yīng)急系統(tǒng)政府和煤礦企業(yè)，把安全作為煤礦生產(chǎn)的頭等大事，在資金、設(shè)備、人員、技術(shù)等方面給予充分保障，建立科學(xué)有效的安全體系和應(yīng)急機(jī)制，不僅明顯減少事故發(fā)生，而且一旦發(fā)生事故也能得到及時有效地救治，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。3.2防治突水事故的技術(shù)措施首先，密切監(jiān)視當(dāng)?shù)氐臍庀笏膭討B(tài)，掌握降水——特別是暴雨出現(xiàn)時間、發(fā)生強(qiáng)度，弄清河流、湖泊等地表水體的水情變化，詳細(xì)勘查礦區(qū)水文地質(zhì)條件，查明礦區(qū)地下水類型、含水層性質(zhì)，弄清斷層、裂隙、溶洞、暗河、陷落柱以及老窿分布情況，分析地下水會水系統(tǒng)構(gòu)成及其與地表水體的關(guān)系，評價可能導(dǎo)致事故的突水水源與突水通道，在此基礎(chǔ)上，有針對性地實施地面防水工程與地下防水工程，制定緊急突水事故預(yù)案。3.2.1地面防水目的是防止暴雨洪水和江河湖泊海水進(jìn)入礦井。主要措施包括：(1)修筑防洪溝位于山區(qū)以及山麓和山前平原地區(qū)的煤礦，修筑防洪溝，防止山洪灌入井口。規(guī)劃設(shè)計防洪溝應(yīng)注意：防洪溝應(yīng)布置在礦區(qū)或井田范圍以外；應(yīng)盡量利用天然的或人工的已有的溝渠，盡量不改變暴雨洪水的自然流向；集洪范圍應(yīng)最大限度匯集可能流人礦區(qū)的洪水；防洪溝線路應(yīng)選擇在工程地質(zhì)條件較好，巖土比較完整，斷裂、裂隙不發(fā)育、沒有崩塌、滑坡危險的地帶；防洪溝應(yīng)避開與礦井充水有關(guān)的含水層露頭區(qū)、斷裂破碎帶、巖溶發(fā)育區(qū)，如必須穿越這些地帶時，防洪溝應(yīng)作防滲處理；防洪溝的曲率半徑一般不應(yīng)小于溝寬5～10倍；防洪溝坡度應(yīng)與地形坡度大體一致，在地形過陡地段，可設(shè)置跌水設(shè)施；防洪溝斷面應(yīng)以能滿足迅速排除礦區(qū)最大山洪為準(zhǔn)。(2)河流改道或河流防滲對有可能導(dǎo)致礦井突水的河流，采用人工改道的方法將河流導(dǎo)出礦區(qū)。河流改道一定要選好起點、終點和改道路線：起點應(yīng)選擇在礦區(qū)上游不易被沖刷的穩(wěn)定河段，通過攔河壩將水導(dǎo)流入新河；新河道線路的距離盡可能縮短，并避開危巖、滑坡體和滲漏嚴(yán)重的地層，并綜合考慮礦區(qū)供水、環(huán)境保護(hù)等因素，力爭取得多重效果和收益；終點選擇在礦區(qū)下游，與原河道相接時不宜交角過大。河流改道后，還應(yīng)對舊河道進(jìn)行處理，包括排出積水、清淤填平等，既防止雨水積滲，又使舊河道得到合理利用，收到一舉多得的效果。當(dāng)無法改道時，在礦區(qū)河流易滲水河段采用粘土、水泥等防滲材料鋪設(shè)河底，建成不滲水的人工河床。采用該措施時應(yīng)注意：選材和施工，既能滿足防滲要求，又應(yīng)滿足防沖蝕和防侵蝕要求；岸坡有滲水的河床，應(yīng)對岸坡進(jìn)行襯砌防滲；基巖河床防滲應(yīng)注意清基；砂卵石河床不宜用剛性材料砌筑。(3)封填老窿井口先進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，查明老窯井口位置、規(guī)模、坑道走向等，然后進(jìn)行封填。規(guī)模較大的井口先用水泥封閉，再用黃土堆滿；淺而小的井口可直接就近取土填塞?？拷訙系木?，應(yīng)封填lm厚的灰土，并使井口高出地面1m以上；位于山坡上的老窿井口，封填后還應(yīng)在井口周圍砌筑高度不小于1m的檔水墻，以攔截雨水灌人；位于農(nóng)田內(nèi)的老窿井口，填實后表層覆以耕土，既防止雨水滲入，又便于耕作。3.2.2井下防水治水通過查、探、堵、放四方面措施——即查明水源、超前探水、堵截水源、放水疏于防水治水。 (1)做好礦井地質(zhì)、水文地質(zhì)勘查與觀測工作，全面掌握礦井充水條件重點查明：礦區(qū)地下水類型以及含水層的數(shù)量、厚度、孔隙裂隙和巖溶發(fā)育程度、含水性能、透水性能、距開采層和井巷距離；斷層位置、規(guī)模、性質(zhì)、破碎帶范圍及其含水性和導(dǎo)水性能；地下溶洞及歷史采空區(qū)的深度、范圍、規(guī)模、積水狀況、與現(xiàn)開采區(qū)的水力聯(lián)系；開采區(qū)頂板破壞情況、地面陷落程度等；地下水水位、水量、水化學(xué)動態(tài)變化特征；地下水與地表水關(guān)系等。）加強(qiáng)對新的采礦條件下煤層隔水底板防突水效應(yīng)的研究對于礦井突水的三個基本要素，即水量、水源和導(dǎo)水通道，過去的研究成果主要集中于水量和水源。而對突水通道的研究工作較少，特別是對煤層底板隔水層的防突水效應(yīng)的研究成果更少。隨著深部開采疏降難度的加大和對水資源保護(hù)的日益重視，深入認(rèn)識和研究煤層底板隔水層的防突水效應(yīng)進(jìn)而有效利用隔水層的自然防突水能力顯得尤為重要。因此有必要通過對煤層底板隔水層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石力學(xué)結(jié)構(gòu)、采礦擾動破壞機(jī)理、水巖相互作用機(jī)理及其它們之間相互關(guān)系的研究，提出煤層底板隔水層防高壓水侵入和突出的綜合評價理論和方法，為充分利用隔水層的防突水效應(yīng)安全回采深部煤炭資源提供水文地質(zhì)安全保障。(2)采掘前的鉆孔探水掘進(jìn)工作面遇到以下情況必須超前探水：接近溶洞、含水?dāng)鄬?、含水豐富的含水層時；接近可能與河流湖泊、含水豐富的含水層、大量積水的采空區(qū)相通的斷層時；接近被淹井巷或有積水的采空區(qū)時；打開隔離煤柱放水時；上層有積水，在下層進(jìn)行采掘工作的層問垂直距離小于回采工作面采高的40倍或小于掘進(jìn)巷道高度的1O倍時；在灌過泥漿的已經(jīng)熄滅的火區(qū)下部進(jìn)行采掘時；采掘工作中發(fā)現(xiàn)可疑出水征兆時。探水前應(yīng)做好各項安全準(zhǔn)備工作：探水起點與可疑水源之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，一般為75～150m，個別為200m左右；檢查排水系統(tǒng)以及瓦斯、硫化氫等有毒有害氣體的含量與排放系統(tǒng)；加強(qiáng)探水工作面支護(hù)；制定安全撤退方案。探水鉆孔數(shù)量以保證能夠在工作面前方的中心與上下左右都能起到探水作用為準(zhǔn)。一般不少于3個；當(dāng)含水層較厚、有斷層或溶洞、老采空區(qū)時鉆孔應(yīng)加密。探水鉆孔與掘進(jìn)工作面應(yīng)始終保持一定的超前距離，通常不小于20m。(3)阻斷水路、隔絕水源采用水閘門阻絕水源。凡是水文地質(zhì)條件復(fù)雜或有突水危險的礦井，必須在井底車場兩端設(shè)置防水閘門。水閘門安全有效的主要保障措施：根據(jù)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件選好水閘門的位置，應(yīng)避開斷層破碎帶、巖溶發(fā)育帶、裂隙帶，建在堅硬完整的隔水巖層中；所用材料及設(shè)計、施工必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求；水閘門不能隨意設(shè)置硐口，閘門下方的道軌應(yīng)保證能快速卸除；水閘門建成后應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，并定期做開啟試驗，保證使用效能。采用水閘墻阻斷水源。一般用來封堵充水工作面或采礦場、老空區(qū)、與地表水體連通的巷道。其安全有效措施主要包括：應(yīng)選在圍巖堅硬完整的地方構(gòu)筑水閘墻；水閘墻必須堅固，封堵過程中不可出現(xiàn)潰決現(xiàn)象；施工不允許使用炸藥，以防止圍巖產(chǎn)生裂縫；水閘墻應(yīng)具有抗腐蝕能力。采用注漿堵水。將制成的水泥漿液通過管道壓入巖石裂隙孔洞，經(jīng)凝固硬化后起到阻隔水源的作用。一般在下列條件下應(yīng)用：建井過程中，井筒或巷道必須穿過含水豐富的含水層或充水?dāng)鄬訒r，如不先封堵水源就不能掘進(jìn)時；井巷水源強(qiáng)大充沛，單純排水難以湊效時；井筒工作面淋水嚴(yán)重，井壁需要加固時。決定注漿成敗的關(guān)鍵因素：合理確定堵水部位，選擇注漿材料，確定施工方法。采用密閉水泵房，避免淹井時排水系統(tǒng)失效。加強(qiáng)對礦井底板水害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)與裝備研究根據(jù)對礦井底板水害突出機(jī)理及主要控制因素的研究成果，利用突水信息原位采集技術(shù)、突水因素適時檢測技術(shù)、突水因素遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、突水信息動態(tài)分析和人工智能判別技術(shù)，直接從礦井突水的前兆因素入手，利用現(xiàn)代信號檢測、數(shù)據(jù)傳輸和模式識別技術(shù)，通過適當(dāng)?shù)膫鞲衅髦苯颖O(jiān)測突水前兆因素的各項參數(shù)變化，研究確定礦井突水的發(fā)生條件和預(yù)報方法，建立礦井水害自動監(jiān)測預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)，開發(fā)相應(yīng)裝備，實現(xiàn)礦井水害的臨突預(yù)報。研究開發(fā)礦井水害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)與裝備，以實現(xiàn)礦井突水前兆的適時監(jiān)控、水害控制信息的過程與動態(tài)分析、水害發(fā)生的即時預(yù)警。3.2.3制定緊急事故處理預(yù)案，實施有效的搶救煤礦應(yīng)制定包括煤礦突水災(zāi)害在內(nèi)的緊急事故處理預(yù)案，成立事故搶險救災(zāi)機(jī)構(gòu)和救護(hù)隊，一旦發(fā)生災(zāi)害事故，立即實施有效的救護(hù)，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。對礦工應(yīng)進(jìn)行安全教育，使每個人都掌握必要的自救知識。一旦發(fā)生突水事故，臨場人員要迅速報告，并選擇安全路線向上山巷道撤離，萬不可進(jìn)入涌水點附近的獨頭巷道；如無法撤離到地面，則盡可能撤離到地勢較高的井下避難所或硐室等待救援。三堅持-堅持使用檢漏繼電器、堅持使用煤電鉆和信號照明綜合保護(hù)、堅持使用局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)電瓦斯閉鎖。正確選擇電纜和鋪設(shè)電纜,加強(qiáng)電纜管理,防止井下電纜發(fā)生事故。加強(qiáng)電氣安全管理。要建立健全管理機(jī)構(gòu)，認(rèn)真落實各項管理制度，嚴(yán)格對防爆設(shè)備、“三大保護(hù)”煤電鉆綜合保護(hù)裝置、局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)電瓦斯閉鎖、電纜的敷設(shè)和運行情況、安全防護(hù)設(shè)施等進(jìn)行全面的監(jiān)督和檢查，對電氣事故隱患及時處理。中小煤礦安全用電要堅持做到“十不準(zhǔn)”：不準(zhǔn)甩掉無壓釋放和過電流保護(hù)；不準(zhǔn)甩掉漏電繼電器、煤電鉆綜合保護(hù)裝置、局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)電瓦斯閉鎖；不準(zhǔn)帶電檢修；不準(zhǔn)用銅、鋁、鐵絲代替保險絲；不準(zhǔn)明火操作明火打點明火放炮；停風(fēng)停電的采掘工作面，沒有檢查瓦斯不準(zhǔn)送電；有故障的電纜線路不準(zhǔn)強(qiáng)行送電；保護(hù)裝置失靈的電氣設(shè)備不準(zhǔn)使用；失爆電氣設(shè)備和電器不準(zhǔn)使用；不準(zhǔn)在井下敲打、撞擊、拆卸礦燈3.2.4預(yù)先排水，疏干降壓在采掘前將危險水源全部或部分排出，降低含水層或老空區(qū)的水壓，減少或杜絕發(fā)生突水災(zāi)害的可能。疏干方法包括地面鉆孔疏干、井下鉆孔疏于、利用巷道疏干。排水疏干降壓的注意事項：根據(jù)地下水位、水量和補(bǔ)給條件，確定疏干層段和順序，控制排水流量；排水前加固巷道；正式排水前應(yīng)進(jìn)行水壓和透水試驗，發(fā)現(xiàn)問題及時處理；排水過程中注意動態(tài)監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)水量、瓦斯?jié)舛?、硫化氫等有毒氣體等發(fā)生異常變化，應(yīng)及時采取措施，防止意外事故。4主關(guān)鍵層對導(dǎo)水裂隙帶高度的影響4.1主關(guān)鍵層位置對導(dǎo)水裂隙帶高度影響的實測研究4.1.1實測方案在神東礦區(qū)補(bǔ)連塔煤礦31401工作面突水區(qū)域采空區(qū)地面施工導(dǎo)水裂隙帶的深度探測孔，采用鉆孔沖洗液漏失量觀測法進(jìn)行導(dǎo)水裂隙帶高度的探測。鉆孔沖洗液漏失量觀測方法是一種傳統(tǒng)可靠的方法，可確定上覆巖層采動后其導(dǎo)水裂隙帶、垮落帶發(fā)育等的深度。此方法是通過直接測定鉆進(jìn)過程中的鉆孔沖洗液漏失量，并結(jié)合鉆孔水位、掉鉆、鉆孔吸風(fēng)及巖芯觀察等資料來綜合判定導(dǎo)水裂隙帶高度的一種方法。根據(jù)補(bǔ)連塔煤礦31401工作面開采期間的涌水情況，在距切眼2164m處出現(xiàn)最大涌水位置附近布置S19，S21兩個探測孔。$21孔距31401回順109．39m，距運順155．46m，終孔深度為238．55m，施工日期為2007年6月18日--7月15日。S19孔距31401回順119．28m，距運順145．57m，終孔深度為243．66m，施工日期為2007年7月17日～8月1日。$21，S19孔揭露的礫石含水層最大深度均為120m。4.1.2實測結(jié)果圖3，4分別為$21，S19鉆孔沖洗液漏失量與水位變化的實測結(jié)果。圖3S21孔沖洗液漏失量與水位變化曲線圖4S19鉆孔沖洗液漏失量與水位變化曲線由圖3可知，S21孔在深96．96---97．46m階段，鉆孔沖洗液消耗量從O．0065L／(s·m)迅速升至29．9629L／(s．m)；孔內(nèi)水位則從3．85m瞬間漏失至孔底97．46m，至此鉆孔沖洗液全部漏失。經(jīng)過綜合分析判斷，導(dǎo)水裂隙帶頂點的孔深為97．10m，由于此處的采前地面高程為1305m，煤層的底板高程為1061m，即煤層采深為244m?？紤]地表下沉影響且最大下沉按2．0m計算，煤層采高為4．4111，$21孔導(dǎo)水裂隙帶高度為140．5m。由圖4可知，S19孔在深86。65"-'87．99m階段，鉆孔沖洗液消耗量從0．125L／(s·m)迅速升至2．167L／(s．m)；在83．65～86．99m階段，S19孔內(nèi)的水位從11．45m高度瞬間漏失至孔底86．99m，并且在87．10m時出現(xiàn)持續(xù)的鉆孔進(jìn)風(fēng)現(xiàn)象。經(jīng)過綜合分析判斷，導(dǎo)水裂隙帶頂點的孔深為86．65m，由于此處的采前地面高程為1310m，其煤層的底板高程為l063m，即煤層采深為247m?？紤]地表下沉影響且最大下沉按2．01"11計算，煤層采高為4．4m，$21孔導(dǎo)水裂隙帶高度為153．95m。上述實測結(jié)果表明，31401工作面頂板突水區(qū)域的頂板導(dǎo)水裂隙帶高度達(dá)到140．5～153．95m，遠(yuǎn)大于按規(guī)程中的頂板導(dǎo)水裂隙帶高度確定方法得到的55ITI。31401工作面頂板突水具有一定的周期性，2次突水的問距為50～60m或是其5--6倍的距離，每次突水持續(xù)的時間較短?？梢?，由基巖內(nèi)發(fā)育的原生裂隙或構(gòu)造溝通了上部砂礫含水層與頂板導(dǎo)水裂隙帶而引起31401工作面突水的可能性較小。而由特殊的覆巖結(jié)構(gòu)導(dǎo)致頂板導(dǎo)水裂隙帶高度發(fā)育明顯偏大，引起31401工作面突水的可能性較大。對31401工作面發(fā)生突水的區(qū)域與未發(fā)生突水區(qū)域的頂板鉆孔柱狀進(jìn)行了對比分析，采用關(guān)鍵層判別軟件KSPB對覆巖主關(guān)鍵層位置進(jìn)行判別的結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在突水區(qū)域覆巖主關(guān)鍵層與煤層距離為33．8m，距離煤層相對較近；而在非突水區(qū)域覆巖主關(guān)鍵層位置與煤層距離為95．2m，距離煤層相對較遠(yuǎn)?？梢?，覆巖主關(guān)鍵層與煤層距離會影響頂板導(dǎo)水裂隙帶高度，導(dǎo)致$21，S19孔實測導(dǎo)水裂隙帶高度明顯偏大的原因是其主關(guān)鍵層與煤層距離較近。圖5補(bǔ)連塔煤礦31401工作面突水與未突水區(qū)域覆巖主關(guān)鍵層位置的對比4.2關(guān)鍵層與煤層臨界距離確定方法上述的實測證明，覆巖主關(guān)鍵層位置影響導(dǎo)水裂隙帶高度。覆巖主關(guān)鍵層位置影響導(dǎo)水裂隙帶高度的原因在于：當(dāng)主關(guān)鍵層位于距離開采煤層較近的下位并小于某一臨界距離時，由于主關(guān)鍵層下的可壓縮回轉(zhuǎn)空間相對較大，主關(guān)鍵層破斷時結(jié)構(gòu)塊體的下沉量、回轉(zhuǎn)量較大，使得主關(guān)鍵層破斷裂隙張開度較大并一直延展發(fā)育至基巖項部；相反，當(dāng)主關(guān)鍵層與煤層距離較遠(yuǎn)時，由于主關(guān)鍵層下的可壓縮回轉(zhuǎn)空間較小，導(dǎo)致其破斷時結(jié)構(gòu)塊體的下沉量、回轉(zhuǎn)量較小，裂隙張開度較小，導(dǎo)水裂隙帶高度發(fā)育不到基巖頂部。具體開采條件下如何確定對導(dǎo)水裂隙帶高度產(chǎn)生影響的主關(guān)鍵層位置與開采煤層臨界距離，是上述發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于工程需要解決的關(guān)鍵問題。為此，建立了如圖6所示的主關(guān)鍵層位置與裂隙張開度計算模型。圖6主關(guān)鍵層位置與裂隙張開度模型由圖6所示的模型導(dǎo)出主關(guān)鍵層裂隙張開度的計算公式為：式中：K為主關(guān)鍵層破斷裂隙張開度(m)，L為主關(guān)鍵層破斷塊體長度(m)，s為主關(guān)鍵層厚度(m)，m為煤層采厚(m)，h為主關(guān)鍵層與煤層距離(m)，kp為主關(guān)鍵層下部巖層殘余碎脹系數(shù)。假設(shè)形成導(dǎo)水裂隙的主關(guān)鍵層破斷裂隙張開度最小值為km，則由上式可得到對導(dǎo)水裂隙帶高度產(chǎn)生影響的主關(guān)鍵層與開采煤層臨界距離hm的計算公式為：由上式可知，對導(dǎo)水裂隙帶高度產(chǎn)生影響的主關(guān)鍵層與開采煤層臨界距離hm與煤層采高、項板巖石碎脹壓實特性、主關(guān)鍵層破斷塊度等因素有關(guān)。當(dāng)煤層采高越大，臨界距離hm越大；當(dāng)主關(guān)鍵層破斷塊度s／L越大，臨界距離hm越大；當(dāng)殘余碎脹系kp越大，臨界距離hm越小。5預(yù)注漿防突水技術(shù)研究目前，有關(guān)巖土的本構(gòu)關(guān)系研究的比較多，而有關(guān)圍巖突水的本構(gòu)關(guān)系研究的較少，使圍巖突水的封堵控制缺少理論依據(jù)。因此，研究突水圍巖的本構(gòu)關(guān)系，采取耦合控制對策，是掘巷中控制突水的關(guān)鍵。根據(jù)有效應(yīng)力原理，巷道掘進(jìn)頭的總應(yīng)力為孔隙水應(yīng)力和有效應(yīng)力之和，對突水圍巖本構(gòu)關(guān)系分析看出，突水前，作用在圍巖上應(yīng)力為總應(yīng)力其值遠(yuǎn)大于正常掘進(jìn)時巖體之間接觸作用應(yīng)力，且突水區(qū)圍巖多為弱化巖體，受軟化、蠕變、松弛、彈性后效等作用影響，使圍巖流變明顯加大。所以，掘進(jìn)巷道進(jìn)入突水區(qū)前，作用在掘進(jìn)工作面上的巖水總壓力和圍巖變形量，比正常掘進(jìn)時要大得多。為保證巷道掘進(jìn)安全，巷道進(jìn)入突水區(qū)時，應(yīng)留置足夠抗壓巖柱，且在流變而產(chǎn)生的破壞范圍內(nèi)注漿加固，才能保證掘進(jìn)巷道進(jìn)入突水區(qū)時不發(fā)生突水災(zāi)害。 根據(jù)有效應(yīng)力原理，作用在巷道圍巖的總壓力為動水壓力與圍巖巖體壓力之和。所以，巷道注漿加固后，為保證圍巖的長期穩(wěn)定而不發(fā)生突水，必須增加圍巖的有效壓力，使其遠(yuǎn)大于動水壓力，以保證巷道加固后長期保持穩(wěn)定不發(fā)生突水現(xiàn)象。因此，圍巖注漿強(qiáng)化參數(shù)設(shè)計實施，也是保證后期巷道穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)。 利用漿液封堵圍巖裂隙，減小滲透系數(shù)，隔絕空氣，防止圍巖風(fēng)化，且能防止圍巖被水浸濕而降低強(qiáng)度，危及巷道穩(wěn)定。注漿后，漿液將松散破碎的圍巖膠結(jié)成整體（止水巖柱），提高巖體的強(qiáng)度，實現(xiàn)利用圍巖本身作為支護(hù)的一部分，且與原巖形成一個整體。在動壓作用下，其振動頻率與原巖一致而不易產(chǎn)生破壞，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中點而首先破壞；注漿后，使得作用在拱頂?shù)膲毫δ苡行У膫鬟f到底板，同時由于組合拱厚度的加大，又能減小作用在底板上的載荷集度，減小底板的塑性變形，減輕底臌，且底板的穩(wěn)定有助于兩墻的穩(wěn)定，在底板的及兩墻的穩(wěn)定的情況下，又能保持拱頂?shù)姆€(wěn)定。 根據(jù)上述突水區(qū)圍巖本構(gòu)關(guān)系分析，掘進(jìn)巷道進(jìn)人突水區(qū)前，作用在掘進(jìn)工作面上的巖水總壓力和圍巖變形，比正常掘進(jìn)時要大得多，因此，應(yīng)預(yù)留足夠強(qiáng)度的抗壓巖柱或人工設(shè)置混凝土止?jié){墻，且在流變產(chǎn)生的破壞范圍內(nèi)注漿加固，才能防止突水。根據(jù)工程條件分析，確定預(yù)留止水巖柱作為止?jié){墻。 預(yù)留止水巖柱厚度是關(guān)鍵參數(shù)，其值可按下式計算X=PSK/IL 式中，X為止水巖柱厚度，m;P為注漿終壓，MPa；S為止?jié){巖柱斷面積，m2;K為過載系數(shù)，K=l.1?1.2;I為巖石允許抗剪強(qiáng)度，MPa;L為巷道周長，m。巷道掘進(jìn)頭臨近出水點處，各參數(shù)為：S=15m2，.L=14.6m,P=10MPa,t=10MPa,代如上式：X=1.2m。因巷道掘進(jìn)面與出水點間有比較密實的粉砂巖,可以作為預(yù)留隔水止水巖柱。當(dāng)巷道掘進(jìn)頭與出水點間沒有比較密實可靠的隔水巖柱時，應(yīng)采用人工設(shè)置混凝土止?jié){墻，并且可以將平面直墻改為柱面型混凝土巖柱，以節(jié)省混凝土材料，需在混凝土止?jié){墻周圍圍巖預(yù)注漿加固。 注漿孔的布置應(yīng)使相鄰兩孔固結(jié)漿液的徑向分布，在一定程度上互相貫透，且漿液的多余部分充填結(jié)構(gòu)體之伺的空隙，孔間距參數(shù)選擇的合理與否，直接決定堵水的成敗。孔的排列方式一般有按行排列及三角形排列兩種?？组g距則應(yīng)根據(jù)每個注漿孔的擴(kuò)散半徑及孔的排列方式確定。 根據(jù)現(xiàn)場勘測，出水點周圍破碎帶最大范圍為6m,最小范圍為3m，所以注漿孔出漿點應(yīng)在出水點周圍破碎帶范圍內(nèi)，考慮預(yù)留止水巖柱厚度，注漿管最小長度取5m，最大長度取7m，且長短注漿管間隔布置。本次注漿工程設(shè)計，采取在導(dǎo)水及止?jié){條件預(yù)處理良好，結(jié)合強(qiáng)動水條件施工