底板突水及水害防治研究存在的问题

如题所述

1.3.2.1底板突水机理方面

人们对影响煤矿底板突水的主要因素:含水层、地质构造、承压水、隔水层及矿山压力等早有认识,因此,积极地从不同的侧面研究煤矿开采过程中底板突水机理。然而,迄今,在突水机理研究方面,人们把绝大部分的精力集中于水文地质条件的勘查及地质构造的研究,对水压和隔水层与底板突水关系的研究一直束缚于“突水系数”的概念,即承压水因素主要考虑水压参数,隔水层因素主要考虑厚度参数,而对矿山压力在底板突水中所起的作用研究不够深入。造成这种局面的原因主要有两点:一是人们对突水机理研究的认识不足,认为如果井田内水文地质及地质构造情况搞清楚了,突水问题就基本解决了;二是底板突水机理研究人员受专业限制,从事底板突水机理研究的工作者基本上是地质及水文地质领域的科技人员,尽管他们认识到矿山压力在底板突水中所起的重要诱导作用,但一直没能有效地结合矿山压力控制理论来深入地揭示底板突水机理,因此有必要通过现场观测试验、理论计算分析和室内物理与数值模拟,研究在新的地质与水文地质条件下,在综合机械化开采条件下,煤层底板水的突水机理和控制因素,为有效实施底板水的监测监控和适时预报提供分析依据。

1.3.2.2底板突水的预测预报方法研究方面

煤层底板突水的预测预报方法研究依赖于突水机理的研究,目前流行的方法有两种,突水系数和“下三带”理论。有些学者从数理统计、水力学和岩体力学、模糊数学、神经网络及多源信息复合处理等方面对底板突水预测预报进行探索,因这些方法的不成熟,应用不普遍。由于“下三带”理论尚不够完善,加之测试工作复杂,费用昂贵,数据获取困难,尽管比较符合煤层采动条件下底板隔水层破坏的实际状况,但在现场应用也不十分普遍。只有突水系数法物理概念明确,公式简单实用,从其诞生以来,一直沿用至今。然而“突水系数”在应用中尚存在以下主要问题:

1)突水系数是用来判别突水与否的一个指标,在实际应用中,常常根据一个矿区的水文地质条件、底板保护层的承压水头、厚度及岩性组合计算出一个确定的值。但是突水事件发生的随机性与突水系数值的确定性在某些情况下是有矛盾的。统计资料表明,在突水系数值小于这一地区的经验值时,有的工作面也会发生突水。反之,当突水系数值大于该经验值时,也可能不发生突水。这说明突水事件是由矿区的地质、构造、岩体应力场和含水层水动力场等确定性或随机因素综合作用的结果。一个定性的突水系数值还不能全面地反映这些因素,所以给实际的突水预报判别带来了一些偏差。

2)突水系数临界值是根据华北的几个大水矿区突水点的数据统计而来,其中绝大多数突水点处的保护层厚度在20m左右,所以该经验值的实用范围是有限的,并且在确定工作面带压开采的临界突水系数值时,一般是根据煤层底板岩性、岩层结构情况、地层的完整性和承压水头来估计的,这样确定的经验值说服力差,在实际应用中把握性也就不很大。

3)在某一给定的矿区,当煤层底板与承压水含水层水头的空间位置确定后,突水系数就是一个定值,它与隔水层的阻水性能、岩性、地层结构、采煤方法、矿床充水、含水层的富水性和水动力学特征等重要的因素没有直接关系,也就是说,突水系数所包含的和反映的地质、水文地质及其他有关的信息量不够,在利用突水系数临界值判别底板突水与否,所得结果尚欠缺完整性,但要把多因素考虑在一个判别式中,一时也难以解决,只有不断补充和逐步完善。

由此可见,应该寻找一个既简单实用,又易获取参数,同时包含的信息量比较全面的新方法来对底板突水进行预测预报。

1.3.2.3水害防治方面

在长期的工作实践及理论认识的基础上,防治水工作者探索出了一些适合于不同类型水害治理的途径和方法。如:疏水降压、帷幕截流、注浆改造底板及含水层、注浆堵水、局部疏干、带压开采、坑内防排水等。其中“疏水降压”和“注浆改造底板及含水层”是煤矿水害预防的两大重要工程措施。然而所有的防治水措施的有效实施都依赖于一定生产技术条件和地质环境特点。如疏水降压仅适用于地下水以静储量为主,不能使用于动储量大的地下水。注浆改造底板及含水层技术的应用同样是有条件的。

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