關(guān)于召開第六屆山西省煤炭總工程師論壇暨山西省煤炭安全綠色智能開采論壇的通知

項目名稱: 團柏礦下組煤帶壓開采技術(shù)研究

申報單位: 霍州煤電團柏煤礦

主要完成人：李慎舉  衛(wèi)廣生  王玉海  陳福明  張建設(shè)  王海平  楊亞杰  

蘇俊輝  韓  偉

主要完成單位：霍州煤電集團有限責(zé)任公司團柏煤礦

專業(yè)（學(xué)科）分類名稱代碼：440  3510

所屬國民經(jīng)濟行業(yè)：B類型

任務(wù)來源：自選

項目起止時間：1996年1月——2009年1月

主要科技內(nèi)容：通過在井下施工一定數(shù)量鉆孔，進行放水試驗和水力、水化及其它各項測試工作，取得一定技術(shù)數(shù)據(jù)，進行實驗室樣品測試和模型模擬試驗計算，得出各種水文地質(zhì)參數(shù)，計算水量，查明K2、O2水力聯(lián)系，測試底板下“三帶”深度，對下組煤開采水文地質(zhì)條件進行分析評價，確定臨界突水系數(shù)，進行突水機理研究和突水危險程度分區(qū)，確定帶壓安全開采范圍和開采下限，進行排水經(jīng)濟評價，確定工作面開采寬度，給出下組煤安全開采技術(shù)方法，提出針對性的防治水措施，給出安全開采規(guī)劃布局。

特點：查明了團柏煤礦K2與O2間存在水力聯(lián)系，但聯(lián)系程度有限；提出了保護層浸水和起始水力梯度的概念；完善了突水系數(shù)法的應(yīng)用；根據(jù)壓水試驗和數(shù)值模擬分析得出10＃煤和11＃煤的礦壓破壞深度；應(yīng)用類比的突水系數(shù)值對研究區(qū)10＃煤、11＃煤進行了下組煤開采奧灰突水危險性分區(qū)，并在此基礎(chǔ)上提出了安全開采規(guī)劃布局和防治水措施。

技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)：下組煤水文地質(zhì)研究成果的取得，解放了團柏煤礦下組煤約3000萬噸煤炭儲量，為下組煤安全帶壓開采提供了理論依據(jù)，并提出了防治水相關(guān)措施，延長了礦井的服務(wù)年限，并為進一步研究礦井水文地質(zhì)條件提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。

應(yīng)用推廣情況：研究成果滿足礦井安全生產(chǎn)需要，查明了下組煤開采水文地質(zhì)條件和水文地質(zhì)參數(shù)，進行安全開采性評價，劃分安全分區(qū)，確定安全開采技術(shù)方法和防治水措施，給出安全開采規(guī)劃布局，對條件相似條件礦井具有重要的指導(dǎo)意義、參考價值和良好的推廣應(yīng)用前景。

立項背景：團柏井田西部上組煤根據(jù)資料不可采，但下組煤開采除受頂板充水含水層K2灰?guī)r的涌水之害外，還面臨下伏區(qū)域巨厚強含水層奧灰的突水威脅，這種威脅是嚴重的，因為下組煤距奧灰很近（底板全國最薄地區(qū)，見圖1-1），10號煤平均36m，11號煤平均僅為25m，這種威脅是嚴重的。因此解放西部受奧灰水威脅的下組煤炭資源是當(dāng)務(wù)之急。開采所面臨問題如下：下組煤，特別是11號煤能否開采，開采的安全性和下限，若能開采如何實現(xiàn)安全開采？如何進行開采的安全布局和合理規(guī)劃？顯然，下組煤中11號煤的安全開采問題是個重大難點。為解決團柏礦井西部下組煤開采問題，霍州煤電集團公司立項“團柏煤礦下組煤帶壓開采水文地質(zhì)條件研究”，于2005年7月委托山西國信招標(biāo)代理有限公司招標(biāo)，由中標(biāo)的西北有色勘測工程公司為合作單位。于2006年4月共同并編制了施工組織設(shè)計。

科技內(nèi)容：1、鉆探工程：鉆探工程主要內(nèi)容是逐深水文觀測，鉆探人員設(shè)備于06年6月1日進場，6月22日開鉆施工第一個鉆孔7-O孔，于07年2月4日，末孔11-O終孔，工期6個月又13天，共12個鉆孔，其中11個奧灰孔，1個K2灰?guī)r孔（K2已大面積疏干），呈兩排分布。以首采暗斜井為中界，東部6個孔沿四四三大巷東西橫向排列，5個奧灰孔，1個K2孔，其中東邊遠控奧灰孔（11-O）布置在近團柏河，距暗斜井約2600m。西部6個奧灰孔沿首采區(qū)上山軌道巷呈南北向排列，縱長約1200m。

開孔層位四四三大巷一般為1號煤頂板，下組煤軌道巷一般為9號煤底板。孔口管入巖深10～12m，終孔孔徑89mm，設(shè)計奧灰裸孔段長35m±，實際施工總工程量1544m。套管固結(jié)止水，水文觀測按規(guī)范實施，關(guān)閉閥門無泄水。巖芯采取率平均達到75%。鉆孔涌水量較大（采取了打斜孔的措施），單孔涌水量最小3.1m3/h，最大150m3/h，奧灰鉆孔涌水量之和為957m3/h，K2灰?guī)r孔單孔涌水量28.2m3/h。

2、10號煤礦壓破壞深度測試：測定不同埋深底板鉆孔起始水壓和同壓進水量，確定直接破壞深度和擾動損傷程度，施工工程量：底板試驗鉆孔5個，工程量199m。最后得出結(jié)論是：礦壓直接破壞深度為9.5m，此下面的擾動帶巖層抗水壓強度明顯減弱，因此綜合兩方面因素，礦壓破壞深度定為12m。

經(jīng)現(xiàn)場測試，10#煤底板的礦壓破壞深度為12m。

3、巖石力學(xué)測試：根據(jù)數(shù)值模型計算的需要，對10號煤層底板（奧灰以上）的巖石組成進行了巖樣采取和力學(xué)參數(shù)測試工作。

1）巖石取樣與制備

取2個系列（二套）巖樣，每套有9個巖性組成：泥巖、鋁質(zhì)泥巖、黃鐵礦結(jié)核鮞粒鋁質(zhì)泥巖、粉沙質(zhì)泥巖、粉砂巖、細粒砂巖、石英砂巖、灰?guī)r、煤。對每個巖性組成

進行8項測試，每組巖樣取巖芯30塊，共取巖樣：30×9×2=540塊。巖樣按照TSRM（國際巖力力學(xué)協(xié)會）規(guī)范采取，保管和加工，其中樣徑＞50mm，高徑比2.0～3.0，端面磨平度0.02mm，側(cè)面不平度≤0.1mm，軸線垂直度每50mm≤0.005mm，加載速度0.49～0.98MPa/S（剪切＞200N/S），加載時間5～10min（剪切＞15～30S）。

2）力學(xué)參數(shù)測試

（1）容重測試

獲得巖石天然容重γ（gf/cm3）。

（2）單軸壓縮試驗

巖石強度用應(yīng)力的極限值表示。此項試驗測定巖石的單軸抗壓強度σc（MPa）。

（3）抗拉試驗

測出巖石的天然抗拉強度σγ（MPa），反映巖石抗拉伸破壞的能力。

（4）剪切試驗

對天然抗剪強度στ（MPa）的測試，應(yīng)用庫侖定律求出巖石的粘聚力c（MPa）和內(nèi)摩擦角值Φ（度）。

（5）天然變形指標(biāo)測定

獲得彈性模量E（MPa）和泊松比ν。

4、11號煤礦壓破壞深度數(shù)值模型分析、采寬對破壞深度影響的數(shù)值模型分析：建立考慮10號煤開采影響的數(shù)值模型，應(yīng)用巖石破裂過程分析程序F—RFPA模型底板破壞演化過程，獲得不同埋深的應(yīng)力（壓力）分布和應(yīng)變（垂直位移）分布，模型概化為15個巖層結(jié)構(gòu)，劃分單元250×200=50000個，累計開挖長度120m。6個采寬模擬：60、80、100、120、140、160（m）。最后得出結(jié)論：煤層頂、底板破壞以及工作面寬度變化與煤層底板巖層破壞深度之間的關(guān)系是一個復(fù)雜的問題，本項所做的是一種概化模型試驗。

試驗應(yīng)用F-RFPA2D分析系統(tǒng)軟件研究底板礦壓破壞問題得到了有意義的結(jié)論。數(shù)值模擬結(jié)果表明，在工作面推進過程中，煤層頂、底板的破壞特征及不同采寬與底板巖層破壞深度關(guān)系具有如下特征：

（1）工作面上方直接頂?shù)某醮慰迓洳骄嘣?/span>6～12m之間。

（2）老頂?shù)某醮慰迓洳骄嘣?/span>30m～36m之間，老頂周期來壓步距大小不均，其周期來壓步距在18～24m之間。

（3）在長壁開采老頂?shù)某醮蝸韷汉椭芷趤韷哼^程中，礦壓對11號煤層底板的明顯破壞深度約為13m，加上其下巖層的擾動損傷，破壞深度可確定為15m。

（4）當(dāng)工作面寬度小于140m時，煤層底板的破壞深度隨著采寬增加而變大；當(dāng)工作面寬度達到140m時，煤層底板巖層的破壞深度不再隨著采礦的增加而改變，其最大破壞深度基本不變。

5、下三帶測定：奧灰古風(fēng)化殼充填帶、潛越導(dǎo)水帶和侵水帶測定

奧灰古風(fēng)化殼充填帶

奧灰古風(fēng)化殼是古生代中期（中奧陶紀末期至中石炭紀早期）華北廣大地區(qū)奧灰被水平升出海面，長期接受大氣剝蝕和溶蝕作用的結(jié)果：形成平原地貌，地表為溶丘和溶洼等高差不大的正負地形，負地形還有溶洞、溶斗、溶縫等。至中石炭紀晚期（本溪世）因地殼沉降，奧灰古風(fēng)化殼被充填和覆蓋，充填物和覆蓋底層常含有剝蝕殘積物：鋁土或氧化鐵。經(jīng)鉆探揭示，本區(qū)充填物為鋁質(zhì)粘土，含黃鐵礦和泥質(zhì)鮞狀結(jié)核。鋁質(zhì)泥巖質(zhì)軟，有擠壓揉皺現(xiàn)象，擠壓面光滑，有潤澤感，易風(fēng)化，但阻水能力強，而泥質(zhì)鮞粒綜合體強度低，較松散。鉆探巖芯有的半邊是奧灰，半邊是充填物。有的在兩塊灰?guī)r芯之間出現(xiàn)非灰?guī)r夾層，這并非是奧灰存在分層現(xiàn)象，而是打到了古風(fēng)化殼中的溶洞，非灰?guī)r夾層是溶洞中的充填物，通常是含黃鐵礦結(jié)核的鋁質(zhì)粘土。本區(qū)古風(fēng)化殼中的溶洞

溶裂大多數(shù)被充填，大的洞穴因垮塌而形成陷落柱，少部分裂隙未被充填。充填帶具有一定阻水能力，但厚度不穩(wěn)定，本項目鉆探揭露的厚度。如統(tǒng)計表所示，充填帶厚度在0～26.5m，厚度不大，但變化大，有缺失，且基本上鉆孔一進奧灰便出水。

侵水帶的存在及其高度決定于承壓含水層的水壓，上覆保護層的 地應(yīng)力，巖性和構(gòu)造破壞程度。處于地塹構(gòu)造的井阱煤田構(gòu)造破壞特別強烈，潛越導(dǎo)水帶及附于其上的侵水帶十分發(fā)育，奧灰水常侵入到接近開采煤層五煤的底面，甚至穿越五煤到達四煤，使煤層含水。潛越加侵水的最大高度為80m，地下水位之下120m處巖層的消壓強度為0.35MPa/m（起始水力梯度35），并隨埋深而遞增。本區(qū)構(gòu)造較簡單，保護層的完整性較好，本溪組底部的厚層狀鋁土泥巖塑性好，遇水膨脹，有良好的阻水性。奧灰古風(fēng)化殼充填帶有一定阻水性，因此歸屬于保護層。經(jīng)鉆探，構(gòu)造斷裂不甚發(fā)育，承壓不大的本區(qū)侵水帶基本發(fā)育于古充填帶而止于本溪組底部鋁質(zhì)泥巖，充填帶厚度基本就是侵水帶的高度（厚度）。侵水帶（充填帶）的起始水力梯度I0，也即消壓強度E（每米保護層所能消減的水壓，MPa）。兩者換算關(guān)系為：起始水力梯度1≈0.01MPa/m（E）。 

潛越導(dǎo)水帶 

潛越導(dǎo)水帶可視為承壓含水層在上覆保護層中的上延部分，其水壓等于或近于承壓含水層水壓。它通常以導(dǎo)水陷落柱和垂向?qū)當(dāng)嗔褞У男问匠霈F(xiàn)（稱之為潛越導(dǎo)水構(gòu)造）。前者如開灤范各莊礦、霍州白龍礦和圣佛礦的突水陷落柱，后者如峰峰四礦的垂向?qū)當(dāng)嗔褞Вㄒ炎{處理）。

潛越導(dǎo)水構(gòu)造的高度各不相等，有的可達到很大高度，如范各莊礦2171陷落柱垂直導(dǎo)水高度為260m。白龍礦2-1101陷落柱導(dǎo)水高度為110m，峰峰四礦奧灰至大青灰?guī)r構(gòu)造導(dǎo)水通道高度為35m。范各莊礦突水陷落柱的過水能力為123000m3/h，其原始水壓應(yīng)為奧灰水壓，白龍礦突水陷落柱實測靜水壓力為奧灰水壓本次勘探的12個鉆孔都未直接揭露到潛越導(dǎo)水構(gòu)造體。劃定研究區(qū)內(nèi)的鉆探也未發(fā)現(xiàn)在鉆孔附近存在垂向?qū)畼?gòu)造的跡象。僅研究區(qū)外的11-O孔存在這種跡象。在11個鉆孔中上下含水層的水壓是一種遞增關(guān)系，唯獨11-0孔從K2開始的含水層，包括奧灰上、下段的水壓都是0.635MPa，且K2的單孔涌水量達105m3/h。此表明，該孔外圍奧灰與上覆K2灰?guī)r及兩者間所有含水層之間存在直接連通關(guān)系。

6、水質(zhì)分析：

含水層：K2灰?guī)r、下組煤底板薄灰和砂巖含水夾層、奧灰（O2f2）。

地點：施工水文鉆孔、底板試驗鉆孔、下組煤涌水點、主井底K2供水舊孔和地面奧灰水源井。

方式：鉆孔水樣除鉆探采取外，還在放水試驗中對水質(zhì)進行動態(tài)監(jiān)測。

數(shù)量：分析水樣65個

特征分析：根據(jù)對水質(zhì)資料的分析，本區(qū)水質(zhì)有如下特征：

1）奧灰是K2的補給水源，團柏礦井開采下組煤對K2進行了長達10余年的大流量疏排，因此K2水和奧灰水在水質(zhì)上已沒有什么差異，如在主要特征：水質(zhì)類型、礦化度、陰離子重碳酸根與硫酸根比例等方面。

在逕流條件好的情況下，兩者都是Ca2+—HCO3-·SO42-類型水，礦化度較低：800～1000mg/L，重碳酸根與硫酸根比例大于1（見表6-1）。

2）當(dāng)逕流條件不好時，無論是奧灰水還是K2水，水質(zhì)都差：為Ca2+—SO42-·HCO3-類型，礦化度變大，重碳酸根與硫酸根比例小于1（見表6-2）。

逕流條件良好奧灰和K2水質(zhì)特征             表6-1

逕流條件欠佳奧灰和K2水質(zhì)特征          表6-2

3）下組煤與奧灰間的砂巖、灰?guī)r含水夾層一般水質(zhì)差、礦化度較大，屬Ca2+—SO42-·HCO3-類型（見表6-3）。

底板含水夾層水質(zhì)特征                表6-3

4）放水試驗水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測結(jié)果表明，短期放水水質(zhì)變化不大，如礦化度（mg/L）1-O、2-O孔水樣由1200±降至1100±，但大多數(shù)孔未變。6-O孔經(jīng)放水和短期供水，水樣礦化度保持1500±m(xù)g/L。

7、脈沖干擾測試：

計算含水層水文地質(zhì)參數(shù)，進行奧灰對K2灰?guī)r補給條件的辨識，對9個奧灰孔和1個K2灰孔進行脈沖激發(fā)，共10個回次。

8、水文觀測和放水試驗：

在單孔放水試驗基礎(chǔ)上進行了階梯式非穩(wěn)定流群孔放水試驗，正式放水試驗從07年7月27日開始，9月11日結(jié)束，歷時46天。7月27日至8月14日歷時18天，進行了11個鉆孔的單孔放水試驗。8月15日至9月11日歷時28天，進行了兩次西邊群孔放水試驗和兩次東邊群孔放水試驗。此后，對作為供水源的7-O孔，以流量90m3/h的排水進行了長時間監(jiān)測，至11月12日結(jié)束，歷時62天（對水位影響甚微）。群孔放水試驗概況資料列于表8-2。

 群孔放水試驗概況資料                  表8-2

9、水文地質(zhì)計算：

用有限元數(shù)值模型反演水文地質(zhì)參數(shù)，建立預(yù)測模型，正演奧灰疏排水量。用疊加原理建立解析模型，預(yù)測奧灰突水量，數(shù)值模擬為雙層結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)三維模型，分東、西兩部共16個參數(shù)分區(qū)。解析模型為三維的。

分區(qū)參數(shù)計算成果表             表9-1

（水量計算）用建立的數(shù)值模型計算奧灰峰峰組含水層疏降水量：達到不同降深的疏排水量。運算時先選取一個初始流量，計算降深未達到設(shè)計值時用程序自動調(diào)整流量。水量計算總框圖見圖10-4，計算成果見表10-2。東區(qū)和西區(qū)降深等值線見圖10-5和圖10-6。

水量預(yù)測成果表              表9-2

突水量預(yù)測結(jié)果及其說明

1）預(yù)測結(jié)果

用定水頭外邊界，類似解析模型的內(nèi)邊界，采用西區(qū)參數(shù)T、S，應(yīng)用三維數(shù)值模型程序計算，得西區(qū)突水量值域：310～1620m3/h。綜合解析和數(shù)值模型計算值，確定研究域西區(qū)（AB線以西）的突水量為300～1800m3/h。

研究域東區(qū)參數(shù)（導(dǎo)水系數(shù)）是西區(qū)的6倍，考慮到大流量會發(fā)生紊流而導(dǎo)致逕流阻力的增加，這里東、西區(qū)突水量倍數(shù)值取3，如此東區(qū)突水量值域為900～5400m3/h。研究域突水量預(yù)測結(jié)果列于表。

突水量預(yù)測結(jié)果表             表9-3

2）說明

（1）突水通常是在帶壓開采條件下遇到隱伏導(dǎo)水構(gòu)造（斷裂、陷落柱）而發(fā)生的。由于影響突水量因素的不確定性及不同高程承受水壓的不同，突水量預(yù)測給出的不是一個單一值，而是一個量測范圍，其上限（最大值）是抗災(zāi)排水能力設(shè)計所需要參考的。

（2）所預(yù)測的是常規(guī)突水量，并不能絕對排除突水量超出上限的可能。但這僅是一種可能，并非是一定會發(fā)生的。

 10、疏排水經(jīng)濟評價：

 計算不同排水量的年排水費用、噸煤排水電費、電煤價比和經(jīng)濟最大允許排水量，計算了6個（500～3000m3/h）排水量和3個煤年產(chǎn)量（60～180萬噸/年）條件下的排水經(jīng)濟指標(biāo)。

11、室內(nèi)分析：

水文地質(zhì)條件分析，底板保護能力評價，臨界突水系數(shù)確定，下組煤開采安全性評價和分區(qū)，除本礦井外進行了邯鄲、峰峰、開灤、邢臺、井阱、焦作、鶴壁、淄博、新汶、棗莊、徐州、淮南、陽泉、潞安、韓城等水害礦區(qū)的調(diào)研。

12、研究區(qū)下組煤開采安全性評價：

1）礦壓破壞深度Cp

根據(jù)實測資料，包含擾動影響因素，10號煤礦壓破壞深度為12m。用包含上覆10號煤開采影響，煤層厚度等參數(shù)的數(shù)值模型，計算得11號煤含擾動因素的礦壓破壞深度為15m。

2）底板厚度M

根據(jù)以往和本次勘探資料，獲得10號煤和11號煤的底板等厚線圖。

3）水壓P

應(yīng)注意，煤層底板所承受的水壓（壓強）是對于煤層底面的，而不是對煤層隔水底板底面的。有煤層底面等高線和奧灰等水位線便可得水壓P值。 

突水系數(shù) 

用公式 

分別計算10號煤和11號煤層底板突水系數(shù)。將計算值制成突水系數(shù)等值線圖。由11號煤層底板突水系數(shù)等值線圖可見，研究區(qū)東部突水系數(shù)為0.065～0.22MPa/m，西部為0.03～0.18MPa/m。在10號煤底板突水系數(shù)圖上研究區(qū)突水系數(shù)范圍為0.015～0.07MPa/m。安全程度分區(qū) 

用臨界突水系數(shù)進行安全程度分區(qū)，在研究區(qū)內(nèi)小于臨界突水系數(shù)的為相對安全區(qū)，大于臨界突水系數(shù)的為相對危險區(qū)。

1）11號煤安全程度分區(qū)

由11號煤層底板突水系數(shù)等值線圖可見，研究區(qū)東部突水系數(shù)為0.065～0.22MPa/m，西部為0.03～0.18MPa/m。

11號煤西部臨界突水系數(shù)為0.104MPa/m，東部為0.088MPa/m。以臨界值線為安全分界線，在研究區(qū)東部，大部分在安全區(qū)界線以外（約70%），為相對危險區(qū)；在西部，基本以10號煤底板+400等高線（或11號煤+390）為界，南側(cè)（約80%）為相對安全區(qū)，北側(cè)深部（稱為北部）為相對危險區(qū)。北部超限的原因一是深度大，壓力高，二是底板變?。ㄗ畋H17m）。東部超限因素還要加奧灰富水。

2）10號煤安全程度分區(qū)

在10號煤底板突水系數(shù)圖上研究區(qū)突水系數(shù)范圍為0.015～0.07MPa/m。10號煤臨界突水系數(shù)西部為0.126MPa/m，東部為0.107MPa/m。以上值為界，研究區(qū)東部和西部都在相對安全區(qū)范圍內(nèi)。

13、 下組煤安全開采技術(shù)方法、防治水措施和規(guī)劃布局

相對安全區(qū)是現(xiàn)可開采的，稱為可采區(qū)，相對危險區(qū)暫不開采。研究區(qū)10號煤都在可采區(qū)。對于11號煤，研究區(qū)西南一大片屬可采區(qū)，北部相對危險區(qū)（屬研究區(qū)西部）奧灰富水性較差，稱為緩采區(qū)，東部相對危險區(qū)奧灰強富水，稱為暫禁區(qū)。重要的是給出可采區(qū)，主要是11號煤的安全開采技術(shù)方法和防治水措施。 

基本方法 

對于可采區(qū)，基本方法就是在預(yù)防系統(tǒng)的保護下帶壓開采。因為相對安全區(qū)并非絕對不突水，因此要采取預(yù)防措施，但不動奧灰水。11號煤的開采應(yīng)由上而下，先采奧灰水壓小的高處，對上山部分是后退式的。 

預(yù)防措施 

預(yù)防措施主要針對11號煤的開采。

建立強大的抗災(zāi)排水能力

這是最基本的措施。預(yù)計西部常規(guī)最大突水量為1800m3/h，因此除有礦井正常涌水量的排水能力外，抗突水的非常排水能力應(yīng)達到3000m3/h以上。采用直排式（一級排水），還應(yīng)有配套的水倉容量和供電系統(tǒng)與管路系統(tǒng)。

隔離

實施采區(qū)隔離和上山與下山隔離及泵房隔離，這就要設(shè)置防水煤柱和防水閘門。

探水

1.鉆探

（1）按規(guī)范要求探水，有疑必探，先探后采，11號煤落差1m以上的斷層都在探水的考慮范圍。

（2）掌握10號煤采掘資料，凡10號煤揭露的陷落柱、大于3m（含3m）的斷層、特別破碎帶、底板涌水點必探。

（3）11號煤采掘中發(fā)生底板涌水的必探。

2.物探

考慮到實際效果，采用井下瞬變電磁法，坑透法配合。物探主要用于11號煤開采，在首采的2～3個工作面中必用。

加固

（1）對已知陷落柱和斷層，利用探水孔對薄弱處進行注漿加固，需要時補充注漿鉆孔。

（2）對底板重破碎帶，底板涌水處和物探驗證了的異常區(qū)進行注漿加固，重點是11號煤。小流量鉆孔的注漿可用能調(diào)節(jié)流量的高壓計量泵。

留設(shè)煤柱

（1）導(dǎo)水陷落柱（經(jīng)探水）留煤柱。

（2）斷層煤柱留設(shè)（是否留和柱寬）按《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》公式計算。原則上10號煤10m以上，11號煤5m以上斷層的下降盤要留煤柱，此落差以下斷層是否留煤柱看具體情況，包括探水與注漿的結(jié)果。

疏放11號煤底含水

    為創(chuàng)造采煤的干燥條件，并利于發(fā)現(xiàn)奧灰涌水的征兆，對11號煤的充水含水層：底灰及貼身石英砂巖含水夾層（統(tǒng)稱11號煤底含）進行疏放。疏放可利用現(xiàn)有水平巷和上山巷打放水鉆孔，孔間距可作50m考慮，根據(jù)降壓效果（測壓）調(diào)整鉆孔密度。

其他

（1）保持11號煤底板原始厚度。根據(jù)10號煤開采資料，掌握煤層起伏和斷層分布情況，避免采掘工程削減底板厚度，不在底板中做工程。

（2）盡量縮短空頂距。

（3）建立警報系統(tǒng)。

（4）設(shè)置避災(zāi)路線。

（5）作搶險救災(zāi)的應(yīng)急預(yù)案。 

特點及應(yīng)用推廣情況：本研究成果適用于承壓水上的煤層開采。承壓水上采煤在我國許多礦區(qū)都存在，但由于不同礦區(qū)的地質(zhì)條件不同，使得許多技術(shù)的使用受到限制，其中關(guān)鍵在于沒有切實有效的地質(zhì)異常區(qū)域探測技術(shù)，且對奧灰水研究較少，尤其是對處于K2和O2灰?guī)r之間的煤層開采研究更少。本課題研究取得的技術(shù)可以準(zhǔn)確判斷工作面布置區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件，查明區(qū)域內(nèi)構(gòu)造、煤層底板至O2灰?guī)r之間底板薄弱帶、富水帶有無突水可能等水文資料，并通過采取有效措施實現(xiàn)對異常區(qū)域巖層的有效控制，使存在突水危害的承壓煤層安全開采成為可能，尤其是在實現(xiàn)承壓煤層安全開采的同時還可以有效地降低開采成本，因此，在煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域有著廣闊的推廣與應(yīng)用前景。

    通過該項技術(shù)完善，取得在開采過程中及采后對底板破壞深度實測，取得可靠的實測資料，進一步優(yōu)化有關(guān)技術(shù)參數(shù)，擴大適用范圍。

發(fā)現(xiàn)、發(fā)明及創(chuàng)新點：

    該項目的主要創(chuàng)新點：合理的選擇了安全性高的標(biāo)志含水量作為奧灰突水預(yù)測預(yù)報的監(jiān)測層；綜合利用了 分析、地質(zhì)雷達、音頻電和直流電法、坑透技術(shù)對采掘工作面內(nèi)部構(gòu)造進行超前探測；對探明的采、掘工作面前方的異常區(qū)進行有效的預(yù)注漿防水處理。

 1、查明了團柏煤礦K2與O2間存在水力聯(lián)系，但聯(lián)系程度有限。

2、提出了保護層浸水和起始水力梯度的概念。

3、完善了突水系數(shù)法的應(yīng)用。

4、根據(jù)壓水試驗和數(shù)值模擬分析得出10＃煤和11＃煤的礦壓破壞深度。

5、應(yīng)用類比的突水系數(shù)值對研究區(qū)10＃煤、11＃煤進行了下組煤開采奧灰突水危險性分區(qū)，并在此基礎(chǔ)上提出了安全開采規(guī)劃布局和防治水措施。

應(yīng)用情況：該項研究成果已經(jīng)在團柏煤礦開始應(yīng)用，實現(xiàn)了團柏煤礦下組煤10#煤層的安全回采，為11#煤層開采積累了經(jīng)驗。

經(jīng)濟效益：此項技術(shù)的應(yīng)用在目前條件下僅團柏礦井可解放10#煤儲量5600萬噸，創(chuàng)造經(jīng)濟效益11.2億元

社會效益：下組煤帶壓條件下的開采，使位于富水帶的煤量得以釋放，為類似條件下的采煤提供了可靠、有效的技術(shù)資料，為該領(lǐng)域的進一步研究提供依據(jù)。