基于双指标的底板突水危险性评价方法_朱开鹏.pdf

第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 基于双指标的底板突水危险性评价方法 朱开鹏 1， 2 （1.中煤科工集团西安研究院有限公司， 陕西 西安 710054； 2.陕西省煤矿水害防治技术重点实验室， 陕西 西安 710077） 摘要 底板突水危险性评价是进行矿井底板水害防治的基础性工作， 其结果直接影响到所采 取的防治水措施是否合理。以准格尔矿区 6 煤带压开采矿井为研究区， 在突水系数法基础上引 入富水性评价指标， 提出了双指标评价的判别标准， 将评价区划分为相对安全区、 过渡区、 危险 区， 并分别细分为 1、 5、 3 个亚区， 且制定了双指标评价流程。结果表明 研究区北部基于突水系 数单指标评价的相对安全区提升为双指标评价的过渡区、 西南部的危险区降级为过渡区， 既提 高了整个矿区底板突水危险性分区的客观性， 又解放了受底板承压水压覆的煤炭资源， 科学有 效地指导了研究区底板水害防治工作。 关键词 带压开采； 突水系数； 富水性； 双指标； 评价流程 中图分类号 TD745.21文献标志码 A文章编号 1003-496X （2020 ） 08-0232-07 uation for Floor Water-Inrush Risk Based on Double-Index ZHU Kaipeng1,2 （1.China Coal Technology and Engineering Group Xi’ an Research Institute, Xi’ an 710054, China;2.Shaanxi Key Laboratory of Coal Mine Water Hazard Prevention and Control, Xi’ an 710077, China） Abstract The water-inrush risk uation of seam floor is the basic work for the prevention and control of floor water damage. The rationality of the prevention and control measures is affected by the uation. The uation index of water abundance was introduced based on the water inrush coefficient by taking the coal No.6 in Jungar Mining Area as the study area. The uation zone was classified as relative safety zone, transition zone, danger zone, and subdivided into 1, 5, 3 sub -regions, and the uation process was developed. The results show that the relative safety zone based on water inrush coefficient was upgraded to the transition zone in the northern of the study area, and the danger zone was reduced to the transition zone in the southwest of the study area, that improved the objectivity of the uation and liberated the coal resources covered by the water. The uation basic on double-index can guide the prevention and control of floor water damage more scientifically and effectively. Key words mining above aquifer; water inrush coefficient; water abundance; double-index; uation process 随着我国东部传统产煤区资源日益枯竭、开采 深度日趋增大，全国煤炭产能逐渐向西部转移， 蒙 晋陕成为我国主要的产煤区，年产量约占全国煤炭 总产量的 70， 而处于 3 个省交界的准格尔矿区属 于全国 14 大煤炭基地之首神东煤炭基地重要组成 部分， 为亿吨级煤炭生产区， 现阶段受底板奥陶纪、 寒武纪碳酸盐岩类岩溶裂隙承压含水层水威胁的生 产矿井有 9 对， 均为现代化大型、 特大型矿井， 年度 总产量约 8 000 万 t/a。科学合理地进行底板突水危 险性评价和分区，制定有针对性的防治水技术措 施，是解除底板承压水突水威胁、保障矿井防治水 安全的关键。我国学者对底板突水机理及突水危险 性评价问题进行了大量的研究， 提出了突水系数[1-2]、 下三带理论[3]、“原位张裂-零位破坏” [4]、 关键层理 论[5]、 脆弱性指数法[6-8]等理论和方法。 其中应用最为 广泛的是突水系数法，其应用以及改进一直是研究 DOI10.13347/ki.mkaq.2020.08.049 朱开鹏. 基于双指标的底板突水危险性评价方法 ［J］ .煤矿安全， 2020， 51 （8 ） 232-238， 244. ZHU Kaipeng. uation for Floor Water-Inrush Risk Based on Double-Index ［J］ . Safety in Coal Mines, 2020, 51 （8） 232-238, 244. 移动扫码阅读 基金项目 国家重点研发计划资助项目 （2017YFC0804106） ； 中煤 科工集团西安研究院有限公司创新基金资助项目 （2018XAYZD11） 232 ChaoXing 第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 的热点[9-15]， 而突水系数临界值从根本上属于统计分 析结果，表征的是突水发生的概率，所以针对突水 系数本身的研究和改进始终只是在一定程度上提高 了其预测的精度，但不能回答突水威胁程度这一问 题。故单纯依靠突水系数指标无法进行全面的底板 突水危险性评价，还需引入可表征充水强度的富水 性指标进行综合评价。为此，以准格尔矿区 6 煤带 压开采为例， 尝试在突水系数评价基础上， 耦合富水 性评价指标， 综合评价底板承压含水层突水危险性。 1研究区概况 广义的准格尔矿区位于黄河以西、煤层沉积边 界以南、 乌兰格尔矿区以东、 蒙陕边界以北， 包括薛 家湾镇、 大路镇、 龙口镇、 沙圪堵镇、 布尔陶亥苏木 镇等， 面积约 2 876 km2。狭义的准格尔矿区指奥陶 系地层顶界面埋深约 800 m 以东部分， 主要位于薛 家湾镇、龙口镇和大路镇的一部分，南北长约 65 km、 东西宽约 21 km、 面积 1 365 km2， 生产矿井均分 布于这一区域。 目前区域奥灰水位标高为870 m 水 平，有 9 对生产矿井全部或局部面临底板承压水带 压开采问题，处于带压分界线以西的块段属于本次 底板突水危险性评价研究区， 面积约 350 km2， 研究 区位置示意图如图 1。 研究区总体呈东部隆起、西部凹陷、走向近南 北、 向西倾斜的单斜构造， 地层产状整体平缓， 倾角 一般小于 10， 属华北型石炭二叠系煤田， 主采煤层 为太原组 6 煤， 其在研究区南部分叉为 6 上、 6 煤， 统 一以 6 煤底板标高进行底板突水危险性评价。6 煤 底板互层发育有以细砂岩、粗砂岩为主的薄层砂岩 裂隙含水层， 及以铁质泥岩、 铝土质泥岩、 黏土岩、 9 号煤层等为主的较为稳定的隔水层，煤系基底为寒 武-奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层。 研究区所在的准格尔矿区位于天桥泉域西北 端，为整体倾向西的单斜构造，接受来自黄河及黄 河东岸广袤的碳酸盐岩岩层裸露区的侧向补给， 岩 溶地下水在矿区北部自北东向南西径流，遇到西部 滞流区边缘相对隔水边界受阻，在北高南低水力梯 度作用下经矿区中部自北向南沿窑沟→龙王沟→黑 岱沟→龙口方向径流，由位于矿区最南端的榆树湾 泉排泄入黄河， 水力坡度 0.04‰～10‰左右， 钻孔单 位涌水量 0.001～153.65 L/ （s m） ，富水性弱～极强。 从补给区向排泄区， K、 Na、 Mg2、 Ca2、 SO42-、 C1-离 子含量明显增加， 水化学类型呈现出 HCO3-、 HCO3-- SO42-或 HCO3--C1-的演化规律。研究区北部的不连 沟矿位于补给区、 唐家会矿位于滞流区， 其他 7 对矿 井处于径流和滞留交界区， 地下水动力作用强烈、 渗 透性好。 2双指标评价法 2.1突水系数指标 突水系数法是进行煤层底板突水危险性评价的 主要方法， 20 世纪 60 年代， 在焦作水文地质大会战 基础上， 并综合分析峰峰、 淄博和井陉等大水矿区底 板突水经验，将底板隔水层厚度上承受的静水压力 定义为突水系数， 提出了相应的计算公式 Ts p M （1 ） 式中 Ts为突水系数， MPa/m； p 为煤层底板隔水 图 1研究区位置示意图 Fig.1Schematic diagram of study area location 233 ChaoXing 第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 层承受的水压力， MPa； M 为煤层底板隔水层的厚 度， m。 众多专家学者对突水系数进行持续研究，提出 了众多改进公式， 其中主要的修订公式有 Ts p M-Cp （2） Ts p n i 1 ΣMidi－Cp （3） Ts p M－ （Cph1） （4） 式中 Cp为采矿对底板扰动的破坏深度， m； i 为 各分层编号； n 为分层数； Mi为各分层厚度， m； di为 各分层的强度比系数； h1为导升发育高度， m。 修订公式虽然考虑了矿压作用、 开采方式、 原始 导升等因素，更全面地刻画了底板突水的物理概念 模型， 特别是式 （2 ）曾经入选 煤矿防治水工作条 例推荐计算公式。但是这些修订的公式所依据的 临界突水系数值均采用的是式 （1）所确定的临界 值， 显然是不合适的。 所以在 2009 年编制 煤矿防治 水规定 及 2018 年正式实施的 煤矿防治水细则 仍 规定采用式 （1） 计算突水系数， 底板受构造破坏的 地段突水系数一般不得大于 0.06 MPa/m， 隔水层完 整无断裂构造破坏的地段不得大于 0.1 MPa/m[16]。 所 以，依据突水系数指标的物理含义，制定下列判别 标准， 将带压开采区划分为突水小概率区、 过渡区、 突水大概率区。 Ts≤0.06突水小概率区 0.06＜Ts≤0.1 过渡区 Ts＞0.1突水大概率 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■区 2.2富水性指标 在矿井水害防治领域，充水强度对应的指标是 矿井涌水量，其最主要的预测方法是解析法和数值 法，其核心参数为渗透系数，是描述介质渗透能力 的重要参数。渗透系数与含水层厚度相乘即得到含 水层的导水系数，其表示含水层导水能力大小。渗 透系数与导水系数均无统一的分级标准，无法直接 作为评价指标。而表征含水层出水能力大小即富水 性的参数为单位涌水量，具有统一的分级标准。以 有限含水层稳定流抽水试验模型为例，侧向径流平 面边界示意图如图 2。 单位涌水量与导水系数呈正相关关系[17-18] q T W1（rw d ， D d ） （5） W1（rw d ， D d ） 1 4π 1cos πrw d 1-cos πrw d ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 1 2π ∞ i 1 Σln cosh πiD d cos πrw d cosh πiD d -cos πrw d ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ （6） 式中 q 为单位涌水量， L/s m； T 为导水系数， m2/d； W1为井函数； d 为定水头边界间距离， m； D 为 隔水边界间距离， m， rw为井半径， m； i 为叠加的虚井 序号； h 为水位标高， m。 研究区水文孔单井稳定流抽水试验所计算的单 位涌水量及导水系数也显示两者呈正相关关系， 单 井稳定流抽水试验 q、 T 统计表见表 1，研究区 q-T 散点图如图 3。 富水性指标可代替渗透系数和导水系数间接表 征矿井涌水量大小，从而作为评价底板突水强度的 指标，在华北型石炭二叠系煤田得到应用，主要用 于解放受底板高承压水威胁的煤炭资源[19-21]， 可按 如下单位涌水量 q 分级标准将底板充水含水层划分 为弱富水区、 中等富水区、 强富水区、 极强富水区 q≤0.1弱富水区 0.1＜q≤1.0 中等富水区 1.0＜q≤5.0 强富水区 q＞5.0极强富水 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■区 2.3双指标评价标准及流程 2.3.1评价标准 双指标评价即从表征底板突水概率的突水系数 指标与表征突水强度的富水性指标 2 个维度进行底 板突水危险性综合评价，将评价区划分为相对安全 图 2侧向径流平面边界示意图 Fig.2Schematic diagram of boundary conditions in the plan view for horizontal flow in a confined aquifer 234 ChaoXing 第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 表 1单井稳定流抽水试验 q、 T 统计表 Table 1Statistical table of q， T insingle wellsteady flow pumping test 序号孔号单位涌水量 q/ （L m-1 s-1） 导水系数 T/ （m2 d-1） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 O5 O6 O10 B1s1 B3o1 G3 G6 G7 G9 D1 B1 6-1 11-1 18-1 11-5 OM1 OM4 OM5 OM6 SK5-2 0.027 4 0.078 3 2.789 7 5.034 1 0.320 3 1.480 7 0.230 1 0.064 9 0.112 3 0.026 9 2.513 3 0.055 0 0.035 3 0.013 0 7.599 0 0.007 9 0.003 4 0.000 7 0.005 1 0.329 6 2.44 6.14 261.70 344.41 38.23 155.99 14.76 4.91 7.66 6.27 236.28 5.04 3.00 0.82 606.20 0.73 0.29 0.03 0.35 27.75 区、 过渡区、 危险区， 双指标评价分区图如图 4。 1） 相对安全区。Ts≤0.06 MPa/m、 q≤1 L/ （s m） ， 发生底板突水概率小、 含水层富水性弱～中等， 做好超前探、地下水动态监测等常规防治水工作即 可实现防治水安全。对应于图 4 中①区。 2） 过渡区。防治水措施得当、 效果良好， 可消除 底板水害威胁， 避免突水事故发生； 未采取防治水措 施， 或防治水措施针对性不强、 效果不佳， 则可能发 生底板突水； 属于介于安全与危险之间的状态， 故称 为过渡区。是开展水害防治工作的重点关注区域， 可细分为 3 种类型 5 个亚区 ①Ts≤0.06 MPa/m、 1.0 L/ （s m） ＜q≤5.0 L/ （s m） 及 q＞5.0 L/ （s m） ， 发生底 板突水概率小， 但含水层富水性强～极强， 一旦发生 突水则突水量相对较大，即突水严重程度相对较 高， 对应图 4 中②③区， 与突水系数法单指标分析结 果相比，其主要变化在于提高了预防等级和重视程 度， 降低了主观上的麻痹大意， 增加了底板水害防治 的安全性； ②0.06 MPa/m＜Ts≤0.1 MPa/m、 q≤1.0 L/ （s m） 及 1.0 L/ （s m） ＜q≤5.0 L/ （s m） ， 发生底板突 水概率相对较大， 但含水层富水性弱～强， 充水强度 在可控范围内，配备具备防灾能力的防排水系统、 规范开展超前探工作、配合注浆封堵及局部注浆加 固等防治水措施，可实现底板水害的有效防治， 避 免底板水害事故。 对应图 4 中④⑤区； ③Ts＞0.1 MPa/ m、 q≤1 L/ （s m） ， 发生底板突水概率大， 但含水层 富水性弱～中等，即使发生突水，充水强度相对较 小， 不足以造成淹面、 淹井等突水事故， 对应图 4 中 ⑥区， 与突水系数法单指标评价结果相比， 降低了评 价等级， 由危险区降至过渡区， 避免了针对底板水害 的 “防卫过当” 及 “过度治疗” ， 在保障防治水安全的 基础上解放了受底板承压水压覆煤炭资源。 3 ） 危险区。Ts＞0.1 MPa/m、 1.0 L/ （s m ） ＜q≤5.0 L/ （s m ） 及 q＞5.0 L/ （s m） ， 发生底板突水概率大、 含水 层富水性强～极强， 极易发生淹面、 淹井等突水事故， 须采取区域超前治理、底板隔水层全面加固或含水 层全面改造等措施，将突水系数和富水性均降至安 全范围内方能进行回采， 对应图 4 中⑦、 ⑧、 ⑨区。 2.3.2评价流程 双指标评价可划分为 5 个步骤，即基础资料整 理分析、突水系数法适用性判别、突水系数指标评 价、 富水性指标评价、 双指标耦合评价， 双指标评价 流程图如图 5。 3底板突水危险性评价 3.1突水系数指标评价 研究区主采煤层为 6 煤， 在南部存在分叉现象， 部分矿井同时发育有 6 上煤和 6 煤，统一按照 6 煤 图 3研究区 q-T 散点图 Fig.3Scatter diagram of q-T in study area 图 4双指标评价分区图 Fig.4Partition diagram for double inds uation 235 ChaoXing 第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 进行评价。研究区底板采动破坏带实测值为 19.5～ 34.9 m， 测试工作面斜长 244.5～250 m。而位于研究 区南部的长滩矿工作面斜长仅有 180 m，明显小于 测试工作面斜长，所以实测资料不适用于长滩矿， 需采用经验公式法计算底板带动破坏带 h2 h20.700 70.107 9L（7） 式中 h2为底板采动破坏带高度， m； L 为工作面 斜长， 取 180 m。 计算得长滩矿底板采动破坏带高度为 20.12 m。 根据钻孔资料可知研究区底板隔水层厚度 31.04～89.65 m，平均 50.91 m， 6 煤突水系数计算参 数见表 2。均未发现存在原始导升现象，即 h1均为 0。最小值位于研究区最南部长滩矿 SK5-2 孔， 亦大 于该矿底板采动破坏带计算值，其他钻孔揭露的底 板隔水层厚度大于 35 m， 均大于所在矿井底板采动 破坏带实测值。所以各矿井均符合采用突水系数指 标进行底板突水危险性评价的条件。 采用式 （1） 计算研究区 6 煤突水系数， 依据突水 系数指标的判别标准，进行单指标底板突水危险性 评价， 底板突水概率分区图如图 6。 基于突水系数单指标评价，研究区西南部个别 块段突水系数大于 0.1 MPa/m，处于底板突水大概 率区，需通过疏水降压、底板改造等措施将突水系 数降至安全范围内方能进行开采；研究区大部分区 图 6底板突水概率分区图 Fig.6Partition diagram for probability of floor water inrush 图 5双指标评价流程图 Fig.5Flow diagram for double inds uation 表 26 煤突水系数计算参数 Table 2Calculation parameters of water inrush coefficient for coal No.6 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 孔号 O2 O5 O6 O10 B1s1 B3o1 G6 G7 G9 D1 B1 6-1 11-1 18-1 Sm-1 OM1 OM4 OM5 OM6 SK5-2 6 煤标 高/m 933.44 888.61 823.64 870.65 795.91 763.97 644.83 873.83 723.86 860.90 792.96 640.67 597.86 640.48 957.34 496.64 469.07 411.60 849.60 855.20 隔水层厚 度/m 66.07 53.20 39.30 56.80 65.95 39.66 41.00 56.25 39.85 50.85 51.10 54.65 35.15 69.70 89.65 43.00 37.70 57.75 39.55 31.04 水压/MPa 0.03 0.35 0.86 0.56 1.40 1.49 2.66 0.52 1.86 0.60 1.28 2.84 3.07 2.99 0.02 4.16 4.39 5.16 0.60 0.46 突水系数 / （MPa m-1） 0.000 4 0.006 5 0.021 8 0.009 9 0.021 2 0.037 0 0.064 9 0.009 3 0.046 7 0.011 8 0.025 1 0.052 0 0.087 4 0.042 9 0.000 3 0.096 8 0.116 3 0.089 4 0.015 2 0.014 8 236 ChaoXing 第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 图 8底板突水危险性分区图 Fig.8Partition diagram for floor water inrush risk in study area 域突水系数小于 0.06 MPa/m 的临界值， 属于底板突 水小概率区。但是通过国内众多矿井带压开采实践 及突水案例可知，突水概率与是否发生突水事故无 正相关性，不能因为处于突水小概率区就对底板水 害防治的警惕性有所松懈，还应结合所在区域底板 充水含水层的富水性指标，从危险程度的维度对底 板突水危险性进行综合评价。 3.2富水性指标评价 根据勘探资料，准格尔矿区奥陶纪-寒武纪碳 酸盐岩岩溶裂隙含水层钻孔单位涌水量 0.001～ 153.65 L/ （s m） ， 富水性弱～极强。研究区内钻孔单 位涌水量 0.007～7.599 L/ （s m） ， 表明部分块段补给 充分、 富水性极强， 具备造成突水事故的物质条件。 利用研究区钻孔数据，绘制底板灰岩含水层单位涌 水量等值线图，按照富水性分区标准划分为弱富水 区、 中等富水区、 强富水区、 极强富水区， 并绘制富 水性分区图， 研究区富水性分区图如图 7。 整体来讲，研究区北部及东南部富水性强～极 强，一旦发生突水事故，灾害水量有可能超过矿井 排水能力从而造成淹面甚至淹井事故，所以突水的 危险程度较高。研究区东南部的富水性强～极强区 域建设有岩溶含水层水源地，且井下钻孔超前探过 程中涌水量可达到 220 m3/h， 稳定无衰减趋势。 在这 些块段一旦遇到底板隔水层薄弱区、断裂带发育区 或垂向导水构造， 必然增加矿井充水强度， 甚至造成 突水事故， 属于突水危险性较大区域。 3.3双指标评价 基于突水系数和富水性双指标对研究区 6 煤底 板突水危险性进行分区，底板突水危险性分区图如 图 8。 将图 6～图 8 对比分析， 与传统的突水系数法单 指标评价结果相比， 主要有 2 方面变化 1） 研究区北部由传统的相对安全区升级为过渡 区， 属过渡区的②、 ③亚区， 该区唐家会矿、 不连沟 矿针对底板水害防治等级均需提高， 分别采取了有 针对性的防治水措施，如唐家会矿开展了针对断层 带及煤层底板薄弱带的超前区域治理，不连沟矿开 展了工作面回采前综合勘探及注浆治理，均取得了 图 7研究区富水性分区图 Fig.7Partition diagram for water abundance in study area 237 ChaoXing 第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 良好的效果， 降低了底板水害隐患， 避免了底板水 害事故。 2） 研究区西南部由传统的危险区降低为过渡区， 属于过渡区的⑥亚区，将酸刺沟矿、黄玉川矿西部 受底板承压水威胁的煤炭资源解放出来，在保障防 治水安全基础上增加了经济效益，这 2 对矿井不必 因底板水害威胁而 “故步自封” ， 其井巷系统可在做 好相应防治水措施基础上向西部和深部延伸，以便 超前合理规划采掘布局， 科学组织矿井生产。 4结果分析 1） 在突水系数指标评价结果基础上耦合富水性 指标评价结果，形成底板突水危险性综合评价结 果， 更符合研究区各矿井带压开采实际情况。例如， 位于研究区北部富水性强区域的唐家会煤矿曾于 2014 年 5 月 28 日井筒掘进过程中发生奥灰水突水 淹井事故，延缓了矿井基建速度，造成了较大的经 济损失，将其划分为相对安全区显然是不符合实际 的， 而双指标评价结果更符合其实际情况。总之， 双 指标评价法既提高了底板水害防治安全系数，又解 放了受底板承压水威胁煤炭资源。 2） 研究区主采煤层底板含水层以岩溶裂隙水为 主，其不均一性和各向异性较强，所以富水性分区 某种程度上由勘探程度决定，随着勘探程度的进一 步提高，富水性分区也会相应变化，基于双指标的 底板突水威胁性评价结果及相应的防治水措施也需 做相应的动态调整。例如，龙王沟矿井田东部建有 陈家沟门、 唐公塔、 苏计沟、 永兴店等 4 个水源地， 说明该块段岩溶水富水性强、径流条件好，但水源 地所在块段处于非带压开采区，所以对矿井生产无 威胁；而位于井田西部的带压开采区已取得的勘探 资料显示岩溶水富水性弱～中等，那么随着勘探程 度的加深，如果发现带压开采区也发育有富水性极 强的区域，则评价结果需做相应的调整，由过渡区 升级为危险区。 3） 本次划分仅利用具有代表性的钻孔资料作评 价示范，属于大尺度的宏观性评价；各矿井在利用 双指标法时，还需充分利用已有资料并辅以必要的 勘探工作，进行更为精细的底板突水危险性评价， 以确保评价结果的准确性、 客观性。 4） 根据研究区各矿井实际揭露情况， 断层、 陷落 柱等垂向导水构造较为发育，构造控水规律较为明 显，原则上所有发育垂向导水构造的块段均应划分 为底板突水危险区。 5结论 1 ） 基于突水系数统计学意义， 将 Ts≤0.06 MPa/m 区域划分为突水小概率区、 0.06 MPa/m＜Ts≤0.10 MPa/m 区域划分为过渡区、 Ts＞0.10 MPa/m 区域划分 为突水大概率区。 2） 提出基于富水性及突水系数双指标进行底板 突水危险性评价的判别标准， 划分为相对安全区、 过 渡区、 危险区， 分别对应 1 个、 5 个、 3 个亚区， 并制定 双指标评价流程， 能够更科学精确地指导评价工作。 3） 利用双指标法对准格尔矿区 6 煤底板突水危 险性进行评价，在研究区北部强～极强富水性区域 提高了底板水害防治等级，在西南部弱富水性区域 降低了防治等级，既提高了整个矿区底板水害防治 的客观性，又解放了大量受底板承压水压覆的煤炭 资源， 是适用于该矿区的评价方法。 参考文献 ［1］ 李庆广， 李金凯.论防治奥陶系岩溶水患解放受水威 胁煤矿床途径问题 （以峰峰邯郸煤田为例） ［J］ .煤田 地质与勘探， 1979， 7 （1） 1-14. ［2］ 煤炭科学研究总院西安研究院， 陕西省煤炭工业厅， 焦作矿务局， 等.国家工业性试验项目 华北型煤田奥 灰岩溶水综合防治工业性试验二期试验工程研究成 果总报告 ［R］ .北京 煤炭工业部， 1995 128-146. ［3］ 李白英， 沈光寒， 荆自刚， 等.预防采掘工作面底板突 水的理论与实践 ［J］ .煤矿安全， 1988， 19 （5） 47-48. ［4］ 王作宇， 刘鸿泉.承压水上采煤 ［M］ .北京 煤炭工业出 版社， 1993 86-92. ［5］ 黎良杰， 钱鸣高， 闻全， 等.底板岩体结构稳定性与底 板突水关系的研究 ［J］ .中国矿业大学学报， 1995 （4） 18-23. ［6］ 武强， 张志龙， 马积福.煤层底板突水评价的新型实用 方法Ⅰ主控指标体系的建设 ［J］ .煤炭学报， 2007， 32 （1） 42-47. ［7］ 武强， 张志龙， 张生元， 等.煤层底板突水评价的新型 实用方法Ⅱ脆弱性指数法 ［J］ .煤炭学报， 2007，32 （11） 1121-1126. ［8］ 武强， 解淑寒， 裴振江， 等.煤层底板突水评价的新型 实用方法Ⅲ基于 GIS 的 ANN 型脆弱性指数法应用 ［J］ .煤炭学报， 2007， 32 （12） 1301-1306. ［9］ 王振安.采煤工作面底板突水的初步研究 ［J］ .煤田地 质与勘探， 1983， 11 （5） 33-39. ［10］ 郭惟嘉， 刘杨贤.底板突水系数概念及其应用 ［J］ .河 北煤炭， 1989， 12 （2） 56-60. （下转第 244 页） 238 ChaoXing 第 51 卷第 8 期 2020 年 8 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.8 Aug. 2020 参考文献 ［1］ 金敬业， 杨建忠.蓄冷式简便液冷服的冷却性能测试 与分析 ［J］ .产业用纺织品， 2013 （4） 20-30. ［2］ 李利娜， 钱晓明， 范金土.冷却服的冷却性能测试与分 析 ［J］ .天津工业大学学报， 2008 （5） 47-54. ［3］ 金敬业.新型防护液冷服的结构与性能研究 ［D］ .西 安 西安工程大学， 2012. ［4］ 滕金山.热应激防护服的设计与评估 ［J］ .中国劳动防 护用品， 1995 （4） 36-42. ［5］ 韩增旺， 唐世君， 赖军.国内外冷却服的发展现状及关 键技术 ［J］ .中国个体防护装备， 2009 （4） 11-14. ［6］ 志原.空调外套让日本工人保持凉爽 ［J］ .中国纤检， 2011 （17） 14-18. ［7］ Zhao M, Gao C, Wang F, et al. A Study on Local Cool－ ing of Garments with Ventilation Fans and Qpenings Placed at Different Torso Sites ［J］ . International Journal of Industrial Ergonomics, 2013, 43 （3） 232-237. ［8］ 杜志国.浅谈单兵降温系统的研制与发展 ［J］ .中国个 体防护装备， 2007 （6） 20-21. ［9］ 韦帆汝， 王发明.基于相变材料与微型通风风扇的新 型个体混合冷却服在温热环境下的制冷效果研究 ［J］ .丝绸， 2016， 53 （3） 1-8. ［10］ 朱方龙.附加相变材料层的热防护服装传热数值模 拟 ［J］ .应用基础与工程科学学报， 2011， 19 （4） 635. ［11］ 尹继亮， 来侃， 张一心， 等.服装穿着热舒适性的评价 方法 ［J］ .北京纺织， 2000 （6） 55-58. ［12］ 刘丽英.功能性服装的研究现状和发展趋势 ［J］ .中国 个体防护装备， 2001 （4） 24-25， 29. ［13］ 杨明英， 薛金增， 闵思佳， 等.服装热湿舒适性的评价 方法 ［J］ .科技通报， 2002， 18 （2） 105-109. ［14］ 姬长发， 姬晨阳， 王展荣， 等.冷却服相变蓄冷填充材 料特性实验研究 ［J］ .煤矿安全， 2019， 50 （7） 21-25. 作者简介 姬长发 （1963） ， 山西永济人， 教授， 硕士研 究生导师， 博士， 中国煤炭学会热害防治专家委员会委员， 陕西省制冷学会副理事长，主要从事制冷空调节能、矿井 降温技术方面的教学与科研工作。 （收稿日期 2019-09-20； 责任编辑 陈洋） ［11］ 刘其声.关于突水系数的讨论 ［J］ .煤田地质与勘探， 2009， 37 （4） 34-37. ［12］ 田干.突水系数计算公式的演变及实验研究 ［J］ .煤炭 工程， 2010， 42 （5） 99-102. ［13］ 刘钦， 孙亚军， 徐智敏.改进型突水系数法在矿井底 板突水评价中的应用 ［J］ .煤炭科学技术， 2011， 39 （8） 107-109. ［14］ 施龙青.突水系数由来及其适用性分析 ［J］ .山东科技 大学学报 （自然科学版） ， 2012， 31 （6） 6-9. ［15］ 管恩太.突水系数的产生及修正过程 ［J］ .中国煤炭地 质， 2012， 24 （2） 30-32. ［16］ 国家煤矿安全监察局.煤矿防治水细则 ［M］ .北京 煤 炭工业出版社， 2018. ［17］ 王兆林.钻孔单位涌水量与含水层导水系数关系的 探讨 ［J］ .勘察科学技术， 1984， 2 （2） 12-16. ［18］ 王旭升， 董岩岩.论 “单位涌水量就是导水系数” 成立 的特殊条件 ［J］ .水文地质工程地质， 2017， 44 （3） 165-170. ［19］ 乔伟， 李文平， 赵成喜.煤矿底板突水评价突水系数 单位涌水量法 ［J］ .岩石力学与工程学报， 2009， 28 （12） 2466-2474. ［20］ 田干.深部煤层开采底板突水地应力控制机理研究 ［D］ .北京 煤炭科学研究总院， 2015. ［21］ Longqing Shi, Mei Qiu, Wenxue Wei, et al. Water in－ rush uation of coal seam floor by integrating the water inrush coefficient and the ination of water abundance ［J］ . International Journal of Mining Science