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【摘 要】我国大部分煤层赋存的水文地质条件较为复杂，受不同程度的承压水威胁，因而预防底板突水成为采矿过程中所面临的一类重要问题[1]。本文阐述了影响底板突水的因素，总结了矿井底板突水的防治技术[2]。
【关键词】底板突水；防治技术
1.引言
在我国能源消费结构中，煤炭资源占消费总量的70%左右，而且这一形势在未来至少50 年内不会改变，在今后一段时间内，煤炭行业仍将是我国国民经济高速发展的重要基础。矿井水害一直是制约我国煤炭生产发展的重要因素之一[4]。受我国煤矿开采条件的限制， 随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大，矿井突水问题日益严重[5]。如果不能解放这些受水害威胁的煤炭储量，不仅影响煤矿的产量，而且一些老矿井还有被迫提前关井的危险[3]。因此，开展矿井水害防治的基础理论研究，有效遏制矿井突水事故的发生，保障煤矿安全生产，是目前迫切需要解决的重大问题[4]。
2.底板突水的影响因素
2.1含水层
含水层的富水性是底板突水的基本影响因素，是突水大小的物质基础，决定突水后水害的规模以及对矿井的威胁程度。含水层的水压是底板突水的动力，可分为静水压力和动水压力。突水前表现为静水压力，静水压力对隔水层裂隙具有顶劈扩大作用，静水压力愈高，作用愈显著；突水后承压水头降低，含水层中水的位能转化为动能，这时主要以动水压力为主.其影响主要表现在突水后，裂隙被冲刷扩大，充填物质流失，通道逐渐畅通，出水量越来越大。
2.2隔水层
隔水层是突水的隔、阻水因素，其阻水能力主要取决于隔水层的厚度、底板的破坏程度、岩层的矿物成分、岩性组合、力学强度等。隔水层厚度越大，抗水压能力越强，越不容易出水；底板破坏深度大，有效隔水层厚度就相对减小，底板就容易出水。隔水层的岩性组合、力学强度是控制底板岩层受采动影响的主要因素。
2.3地应力
向斜轴部、褶皱倾没端及其转折点等处，皆利于残余构造力应集中，在其它力的诱发下，这些部位亦易突水。现代地应力集中表现形式是地震。
2.4矿山压力
煤层开采过程中的矿山压力，对底板具有严重的破坏作用，其范围与开采范围及采空区周围的支承压力分布有关。在工作面正常推进过程中，底板任一断面总是经历超前支撑压力压缩区，采后悬顶卸压膨胀，采空区周边剪切破坏，继后顶板冒落压实再受压过程，其中采空区卸压膨胀及其周边剪切对底板破坏最严重，产生的裂隙最多。
2.5地质构造
地质构造是煤矿底板突水的主要通道。在煤层分布范围内，地质构造直接影响着矿井涌水量的大小引起突水的地质构造主要是断裂构造和岩溶陷落柱。断层是构造裂隙中最易造成灾害性事故的进水通道[5]。
3.底板突水防治
矿井防治水技术措施可以分为预防和治理两个方面。预防又可以分为勘察、观测、探水三个部分 ，利用探测、预测、监测等技术手段 ，预防井下水害发生。而治理可以分为疏放水、截水、注浆堵水这三个技术措施 ，主要是在水害发生后对水灾进行治理。两者都是防治水不可或缺的手段 ，矿井防治水技术的关键 ，在于查清矿井、采区及工作面的充水水源和导水通道。
3.1 勘察。为了预防水害的发生 ，有必要查明充水水源和通道。一般说来 ，要勘查的主要有以下几个方面 ：
（1）含水层、隔水层和冲击层的位置、数量、厚度 ，各分层的含水性、涌水性及透水性；
（2）裂隙和断层的调查数据，包括断层和裂隙的位置、错动距离、延伸长度、破碎带范围、含水情况和导水性能；
（3）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水及分布状况，观测因回采而造成的塌陷带、裂隙带、沉降带的高度及采动对涌水量的影响；
（4）查明地表水体的分布、水量和补给、排泄条件；
（5）开采过程中，围岩破坏及地表塌陷情况。观测岩层垮落带、断裂带、沉降弯曲带的高度及其对涌水的影响。
3.2 观测。主要指水文观测，通过对井下水防治关键因素的分析，得出水文观测的主要信息源，收集和处理各项水文监控数据。
3.3 探水。在井下安全工作中，在接近工作面采空积水区或接近未封闭又可能突水的钻孔时，必须探放水。由于井下生产面临着错综复杂的地质和水文地质条件，勘探手段和客观认识能力的限制使得无法对井下情况做到了如指掌，因此必然会存在着很多无法判断会否发生水害的区域，存在着不确定性和未知性。因此要提前探明水源位置、水压、水量及其与开采煤层的距离，以了解清楚地质和水患的情况，方便采取相应的措施，防患于未然，防治水害。
3.4 疏放水。对水害的源头进行详细的检测和探查之后，可以根据不同的水源采取对应的疏放水解决办法，对于影响煤井安全生产的水源进行疏放是防治井下水害的最积极、最有效的措施，能够直接消除水害的根源，治标又治本。
3.5 截水。在对水害源头有一个较为系统、清晰的调查结果之后，如果不适合采取疏放水措施，可以适当利用阻隔水源的技术手段来解决水患。防水墙、防水闸门、防水煤（岩）柱等设施能够有效地永久或临时性地截住水源，使得工作面与涌水区隔离开来，避免使局部地区涌水影响到采煤工作的正常进行。设立防水隔离煤柱就是其中非常重要的一个防治水措施。在煤层与含水层或含水带的接触地段，预留一定宽度的煤层不采，使工作面与地下水源保持一定距离，这种预留不采的煤层，称为防水隔离煤柱，井下留设防水隔离煤柱，可以阻止地下水涌入矿井，同时还可以防止瓦斯与火灾事故漫延。
3.6 注浆堵水。通过钻孔把堵水材料压入地层的裂隙、溶洞或断层破碎带，利用浆液本身的材料特性，填补空隙和坑洞，以堵住涌水道防治水源与工作面接触。注浆堵水直接封锁了水源涌水的渠道，因而能达到较好的效果，是防止矿井涌水行之有效的措施[6]。
4.结论
矿井突水现象在我国煤矿生产部门是普遍存在的，特别是在华北、东北、华南尤为严重。因此我们不断分析研究各种突水现象的原因、机理，总结矿井突水规律，进行突水预测， 加大煤矿防治水工作力度[7]。煤矿防治水问题亟待解决，因为它不仅与矿工的生命财产安全以及矿井本身等切身利益息息相关，而且对于社会经济的可持续发展，矿区自然生态环境的保护及国家各种资源的开发利用都有着非常重要的意义。所以，我们要理论与实践相结合，逐渐探寻矿井水灾发生的规律，发挥各种防治水技术措施的优势，走预防为主，防治结合之路，并以更为先进的仪器、工艺、材料、设备为辅导，根除矿井水害，还矿山一片灿烂的天空[8]。
参考文献：
[1]冯磊. 承压水上采动工作面底板变形破坏规律研究[D].安徽理工大学，2012.
[2]王立平. 煤层底板突水机理及评价[J]. 河南理工大学学报（自然科学版），2008，05：514-519.
[3]张艳红，孙晓光. 煤层底板突水预测及防治[J]. 陕西煤炭，2008，06：73-75.
[4]徐智敏. 深部开采底板破坏及高承压突水模式、前兆与防治[D].中国矿业大学，2010.
[5]邓华，修涛. 煤矿底板突水因素分析及防治[J]. 山东煤炭科技，2011，04：221-222.
[6]张和平，张海峰. 煤矿井下防治水措施[J]. 科技传播，2011，12：161+164.
[7]张长文，付斌，徐毅. 矿井突水问题的研究[J]. 煤炭技术，2004，05：65-66.
[8]罗运辉，杜成忠.浅谈煤矿防治水措施的研究方向[J].科技资讯，2011，25：115.
【关键词】底板突水；防治技术
1.引言
在我国能源消费结构中，煤炭资源占消费总量的70%左右，而且这一形势在未来至少50 年内不会改变，在今后一段时间内，煤炭行业仍将是我国国民经济高速发展的重要基础。矿井水害一直是制约我国煤炭生产发展的重要因素之一[4]。受我国煤矿开采条件的限制， 随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大，矿井突水问题日益严重[5]。如果不能解放这些受水害威胁的煤炭储量，不仅影响煤矿的产量，而且一些老矿井还有被迫提前关井的危险[3]。因此，开展矿井水害防治的基础理论研究，有效遏制矿井突水事故的发生，保障煤矿安全生产，是目前迫切需要解决的重大问题[4]。
2.底板突水的影响因素
2.1含水层
含水层的富水性是底板突水的基本影响因素，是突水大小的物质基础，决定突水后水害的规模以及对矿井的威胁程度。含水层的水压是底板突水的动力，可分为静水压力和动水压力。突水前表现为静水压力，静水压力对隔水层裂隙具有顶劈扩大作用，静水压力愈高，作用愈显著；突水后承压水头降低，含水层中水的位能转化为动能，这时主要以动水压力为主.其影响主要表现在突水后，裂隙被冲刷扩大，充填物质流失，通道逐渐畅通，出水量越来越大。
2.2隔水层
隔水层是突水的隔、阻水因素，其阻水能力主要取决于隔水层的厚度、底板的破坏程度、岩层的矿物成分、岩性组合、力学强度等。隔水层厚度越大，抗水压能力越强，越不容易出水；底板破坏深度大，有效隔水层厚度就相对减小，底板就容易出水。隔水层的岩性组合、力学强度是控制底板岩层受采动影响的主要因素。
2.3地应力
向斜轴部、褶皱倾没端及其转折点等处，皆利于残余构造力应集中，在其它力的诱发下，这些部位亦易突水。现代地应力集中表现形式是地震。
2.4矿山压力
煤层开采过程中的矿山压力，对底板具有严重的破坏作用，其范围与开采范围及采空区周围的支承压力分布有关。在工作面正常推进过程中，底板任一断面总是经历超前支撑压力压缩区，采后悬顶卸压膨胀，采空区周边剪切破坏，继后顶板冒落压实再受压过程，其中采空区卸压膨胀及其周边剪切对底板破坏最严重，产生的裂隙最多。
2.5地质构造
地质构造是煤矿底板突水的主要通道。在煤层分布范围内，地质构造直接影响着矿井涌水量的大小引起突水的地质构造主要是断裂构造和岩溶陷落柱。断层是构造裂隙中最易造成灾害性事故的进水通道[5]。
3.底板突水防治
矿井防治水技术措施可以分为预防和治理两个方面。预防又可以分为勘察、观测、探水三个部分 ，利用探测、预测、监测等技术手段 ，预防井下水害发生。而治理可以分为疏放水、截水、注浆堵水这三个技术措施 ，主要是在水害发生后对水灾进行治理。两者都是防治水不可或缺的手段 ，矿井防治水技术的关键 ，在于查清矿井、采区及工作面的充水水源和导水通道。
3.1 勘察。为了预防水害的发生 ，有必要查明充水水源和通道。一般说来 ，要勘查的主要有以下几个方面 ：
（1）含水层、隔水层和冲击层的位置、数量、厚度 ，各分层的含水性、涌水性及透水性；
（2）裂隙和断层的调查数据，包括断层和裂隙的位置、错动距离、延伸长度、破碎带范围、含水情况和导水性能；
（3）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水及分布状况，观测因回采而造成的塌陷带、裂隙带、沉降带的高度及采动对涌水量的影响；
（4）查明地表水体的分布、水量和补给、排泄条件；
（5）开采过程中，围岩破坏及地表塌陷情况。观测岩层垮落带、断裂带、沉降弯曲带的高度及其对涌水的影响。
3.2 观测。主要指水文观测，通过对井下水防治关键因素的分析，得出水文观测的主要信息源，收集和处理各项水文监控数据。
3.3 探水。在井下安全工作中，在接近工作面采空积水区或接近未封闭又可能突水的钻孔时，必须探放水。由于井下生产面临着错综复杂的地质和水文地质条件，勘探手段和客观认识能力的限制使得无法对井下情况做到了如指掌，因此必然会存在着很多无法判断会否发生水害的区域，存在着不确定性和未知性。因此要提前探明水源位置、水压、水量及其与开采煤层的距离，以了解清楚地质和水患的情况，方便采取相应的措施，防患于未然，防治水害。
3.4 疏放水。对水害的源头进行详细的检测和探查之后，可以根据不同的水源采取对应的疏放水解决办法，对于影响煤井安全生产的水源进行疏放是防治井下水害的最积极、最有效的措施，能够直接消除水害的根源，治标又治本。
3.5 截水。在对水害源头有一个较为系统、清晰的调查结果之后，如果不适合采取疏放水措施，可以适当利用阻隔水源的技术手段来解决水患。防水墙、防水闸门、防水煤（岩）柱等设施能够有效地永久或临时性地截住水源，使得工作面与涌水区隔离开来，避免使局部地区涌水影响到采煤工作的正常进行。设立防水隔离煤柱就是其中非常重要的一个防治水措施。在煤层与含水层或含水带的接触地段，预留一定宽度的煤层不采，使工作面与地下水源保持一定距离，这种预留不采的煤层，称为防水隔离煤柱，井下留设防水隔离煤柱，可以阻止地下水涌入矿井，同时还可以防止瓦斯与火灾事故漫延。
3.6 注浆堵水。通过钻孔把堵水材料压入地层的裂隙、溶洞或断层破碎带，利用浆液本身的材料特性，填补空隙和坑洞，以堵住涌水道防治水源与工作面接触。注浆堵水直接封锁了水源涌水的渠道，因而能达到较好的效果，是防止矿井涌水行之有效的措施[6]。
4.结论
矿井突水现象在我国煤矿生产部门是普遍存在的，特别是在华北、东北、华南尤为严重。因此我们不断分析研究各种突水现象的原因、机理，总结矿井突水规律，进行突水预测， 加大煤矿防治水工作力度[7]。煤矿防治水问题亟待解决，因为它不仅与矿工的生命财产安全以及矿井本身等切身利益息息相关，而且对于社会经济的可持续发展，矿区自然生态环境的保护及国家各种资源的开发利用都有着非常重要的意义。所以，我们要理论与实践相结合，逐渐探寻矿井水灾发生的规律，发挥各种防治水技术措施的优势，走预防为主，防治结合之路，并以更为先进的仪器、工艺、材料、设备为辅导，根除矿井水害，还矿山一片灿烂的天空[8]。
参考文献：
[1]冯磊. 承压水上采动工作面底板变形破坏规律研究[D].安徽理工大学，2012.
[2]王立平. 煤层底板突水机理及评价[J]. 河南理工大学学报（自然科学版），2008，05：514-519.
[3]张艳红，孙晓光. 煤层底板突水预测及防治[J]. 陕西煤炭，2008，06：73-75.
[4]徐智敏. 深部开采底板破坏及高承压突水模式、前兆与防治[D].中国矿业大学，2010.
[5]邓华，修涛. 煤矿底板突水因素分析及防治[J]. 山东煤炭科技，2011，04：221-222.
[6]张和平，张海峰. 煤矿井下防治水措施[J]. 科技传播，2011，12：161+164.
[7]张长文，付斌，徐毅. 矿井突水问题的研究[J]. 煤炭技术，2004，05：65-66.
[8]罗运辉，杜成忠.浅谈煤矿防治水措施的研究方向[J].科技资讯，2011，25：115.