矿井防治水基本理论理与方法3.doc

第三章　矿井水害类型及其防治方法

矿井水害是指各种水源对矿井生产和安全造成的各种各样的影响。构成矿井水害必须有两个要素，一是水源。没有水源就不会产生水害。二是出水通道。没有通道，再丰富的水源也到不了井下。

第一节　矿井充水条件的分类

一、矿井充水类型划分的依据
　　１、矿井充水程度主要取决于有无充足的水源，以及进水通道的特征。因此，水源和通道问题是充水类型划分的主要依据；
　　２、各类充水因素，如煤层埋藏条件与侵蚀基准面的关系、区域降水量、地表水的影响、地形、地表覆盖层的岩性和厚度、断层的导（含）水性、矿井正常涌水量的大小等诸因素，可以作为确定矿井充水复杂程度的主要指标；
　　３、矿井充水进水条件有多种，可能是直接揭露含水层进水，可能是通过断层进水，也可能是通过间接补给的途径进水。进水方向有来自顶板的，也有来自底板的。这些因素应该在分类中充分体现。
　　二、矿井充水类型的划分方案

　　类型命名采用“水文地质条件（按水文地质规程分类）”、“充水岩层”、“进水方式”三者的组合。如：水文地质条件复杂的溶隙水底板间接进水型矿井。

第二节　冲积层水害及其防治方法

　　以第四系松散层孔隙水为主要来源的出水危害叫孔隙水害。水体下开采，当由于基岩面起伏情况没有查明掘进巷道直接揭露冲积层时、当通过断层或构造裂隙导通孔隙水时、当采煤工作面冒落带（导水裂隙带）沟通孔隙水时、当异常冒顶区发育到冲积层时，都可能造成大量涌水、甚至溃砂，危及矿井和人身安全。
一、孔隙水害危害程度
第四系孔隙水相当丰富，但由于第四系底部隔水层的存在，一般不会造成灾害。它主要是建井时的井筒施工揭露含水层和上限开采时工作面冒落裂隙导通含水层才会造成危害。个别存在施工质量问题的井筒，第四系孔隙水沿井壁渗入，大量淋水，不仅增加排水负担，而且恶化作业环境，实际上也叫水害。
第四系孔隙水害一旦发生，危害程度极大。2001年11月25日，准备12月26日投产的祁东矿322综采工作面，冒落裂隙导通了四含发生突水，最大涌水量达1520 m3/h,超过矿井排水能力，造成淹井损失上亿。祁东突水仅几天，桃园矿的观测孔水位下降了好几米。可见第四系孔隙水的水力联系非常密切。桃园矿1022上工作面“抽冒”沟通四含，大量“泥岩流”溃入，造成4人遇难。
二、防治方法
对于生产矿井，防治冲积层水害的关键问题是留设上限安全煤（岩）柱。上限安全煤（岩）柱留设要考察以下几个方面：
１、水体采动等级
“三下”规程根据水体的性质、规模、赋存条件及允许采动影响程度，将受开采影响的水体分为三个采动等级：
I类水体
I类水体是指①直接位于基岩上方，底界无稳定粘土隔水层的强——中等富水性的孔隙含水层。如祁东矿3采区，桃园矿六采区上方的“四含”。②底界面无稳定泥岩隔水层的强——中等富水性的裂隙（岩溶）含水层。如朱仙庄的“五含”。③急倾斜（55°——90°）煤层上方各种类型的水体。④需要特殊保护的水体。
I类水体下开采，必须留设“防水安全煤（岩）柱”，不允许导水裂缝带波及到含水层。
II类水体
II类水体是指①底界无稳定粘土隔水层但含水性弱的松散含水层。②有疏降条件的松散层的基岩含水层。
II类水体下开采，必须留设“防砂安全煤（岩）柱”，允许导水裂缝带波及到弱含水层，但不允许冒落带波及到该含水层。
III类水体
III类水体是指底界面下有稳定的粘土隔水层，或已经接近疏干的松散含水层。如芦岭矿88采区的“四含”。
III类水体下开采，也要留设“防塌安全煤（岩）柱允许冒落带波及该弱含水层。
2、安全煤（岩）柱设计
⑴、煤层开采覆岩破坏规律
采用垮落法开采的煤层，覆岩中依次发育有冒落带、导水裂缝带和弯曲下沉带（整体移动带），俗称“上三带”（图3-2-1）。其中：冒落带和导水裂缝带发育高度主要取决于采高和覆岩岩性、结构、厚度和强度。弯曲下沉带将不断向上发育，达到地表。
所谓安全煤（岩）柱，是指冒落带、导水裂缝带与上覆含层之间的距离。由于弯曲下沉带一般不导水，不是安全煤（岩）柱设计研究的对象。
⑵、安全煤（岩）柱的类型
安全煤（岩）柱有三种：
防塌安全煤（岩）柱：简称防塌煤柱，是指冒落带可以进入弱含水层或已经疏干的含水层下部。即煤层与弱含水层之间的距离达到冒落带高度即可，不再另外加保护层。
防砂安全煤（岩）柱：简称防水煤柱，是指冒落带不能波及弱含水层。即煤层与含水层之间的距离除冒落带高度处，还要加上保护层厚度。这时的保护层实际上还处于导水裂缝带中，弱含水层的水仍然可以进入工作面，但流砂不能进入工作面，所以叫防砂煤柱。
防水安全煤（岩）柱：简称防水煤柱，是指导水裂缝带不能波及中等以上的含水层。即煤层与含水层之间的距离不仅要达到导水裂缝带高度，还要加上保护层厚度。这时的保护层是不导水的弯曲下沉带，可以防止中等以上的含水层或没有疏降条件的含水层中的水进入工作面，所以叫做防水煤柱。
⑶安全煤(岩)柱尺寸的确定
《矿井矿井水文地质规程》、“三下规程”等有关规范，都有“两带”高度预测公式，对保护层进度也进行了具体规定，是设计安全煤（岩）柱的法律依据。一般采用“三下规程”附录六计算。
在使用这些规范时特别注意：不同规程的理论体系不同，同一名词概念所表示的意义不完全相同。
由于“两带”发育高度受多种因素影响，进行“两带”实际观测研究是非常必要的。由于实际观测成果资料代表了该矿井真实情况下的“两带”发育高度，是设计安全煤（岩）柱尺寸的首要依据。
三、冲积层下开采安全评价
1、松散含水层水文地质条件已经查明。含水层厚度、岩性、分布面积、单位涌水量和渗透系数、补给强度等参数已经掌握，并可以确定采动等级。
2、基岩界面标高和起伏变化情况已经查明。控制界面的井上下钻探网度要达到250250m。否则，必须有用钻孔标定的三维地震资料。
3、覆岩岩性尤其是硬度指标已经查明。
4、断层构造已经查明。
5、采取了防止“抽冒”、“切冒”的顶板管理措施。
6、具有井上下水位动态观测系统。
7、预计了正常涌水量和最大涌水量，排水系统完善。
8、建立了通畅的避灾路线，人员可以安全撤离。

第三节 灰岩水害及其防治方法

以灰岩含水层为主要出水水源的出水灾害叫灰岩水害，也叫岩溶水害。
处于灰岩承压含水层上开采的工作面，当底板隔水层的阻水能力不能抵御水压时，就会发生灰岩含水层大量出水。按出水通道的不同，可分为陷落柱突水、断层突水和无构造底板突水等几个类型。
工作面无构造底板突水多发生在初次来压或周期来压地段。一般认为在底板隔水层中存在“三带”， 即“下三带”（图3-3-1）：

一是采矿压力对底板造成的破坏带，位于煤层直接底板下一定范围，也称底导水裂缝带，是一个丧失隔水作用的岩石段。
二是承压水在水头压力作用下向底板隔水层潜入一定范围的带，也称原始导升高度，是隔水作用很小的一个岩石段，它位于隔水层底部，发育高度极不均一，时有时无，有时可能到达煤层（桃园矿1044工作面煤层掘进出水，表现为灰岩水质特征）。
三是完整岩层带，即除去破坏带和导升带以后的有效隔水层带。
无构造采场底板突水，就是因为有效隔水层的阻水能力不能抵御承压的静水压力，在水头压力的作用下，突破有效隔水层而大量出水。
事实上，有效隔水层厚度是一个很难掌握的参数。实际工作中，人们总是首先根据典型工作面一般规律情况下测定的破坏带深度和物探方法探测的导升带高度，然后根据整个隔水岩柱的厚度确定有效带厚度。
灰岩突水，不仅取决于隔水层的阻水能力，而且还与含水层水头压力有关。在无压（已经疏干）含水层上开采，即使隔水层再薄，也不会发生突水。考察水压与有效隔水层的关系问题，是评价承压水上开采安全性的关键。
灰岩水害灾害程度，主要取决于含水层的富水性和补给强度。陷落柱突水之所以危害严重，主要是沟通了奥灰，含水层富水性强，往往发生难以预料的后果。
一、灰岩水害的危害
底板灰岩，不仅含水丰富，而且水压高；由于6（10）煤层底板隔水层的存在，阻止了灰岩水进入采掘工作面，多数矿井都可以进行带压开采；但是，这个隔水层并非铁板一块，有些地段可能存在断层、陷落柱、原生导水裂隙或人工钻孔等导水通道，高压灰岩水顺着这些通道进入矿井，从而造成灾害。
灰岩水害占全国各类水害事故的70％左右，往往发生恶性事故。
88年10月24日，杨庄矿2617综采面发生底板灰岩突水，水量为3153 m3/h，超过当时排水能力的3倍多，造成二水平被淹，损失上亿元。
朱庄、桃园等矿，也曾多次发生底板灰岩突水，水量60到1400 m3/h不等，对矿井安全威胁很大。2005年1月27日，朱庄矿3622综采面发生水量达1420m3/h的突水灾害，造成重大经济损失。
96年，皖北的任楼矿8煤层工作面，遇到了陷落柱，使距煤层180多米的奥陶系灰岩水涌入矿井，涌水量近3.8万m3/h，水温42℃以上，造成淹井，损失两个多亿。
84年，开滦范各庄矿2171综采面，发生了世界罕见的突水灾害，奥灰高压水经陷落柱溃入矿井，水量达12万 m3/h，23小时就淹了一个年产310万吨，开采20年的大型机械化矿井。9名矿工未及时撤出遇难。并将与其相邻的吕家砣矿因矿界煤柱突破而淹没，同时，与这两个矿相邻的林西矿、唐家庄矿、赵各庄矿井下渗水而处于半停产警戒状态。
三、灰岩水害的防治方法
1、水文地质勘探
具有灰岩水害的矿井，要进行水文地质补充勘探。重点做好以下几项工作：
通过地面钻探或井下放水试验等方法，查明灰岩含水层富水性、厚度、补给条件和水位（压）等参数；
通过物探、钻探等方法，查明底板隔水层厚度及其变化情况，绘制底板隔水层厚度等值线图（包括水压、突水系数等值线）。
通过三维地震、电法等手段，查明陷落柱、断层构造及其含水、导水情况。
2、掘进施工超前探
具有明显出水通道的灰岩水害，大都发生在掘进施工过程中。因此，为了防止掘进施工误揭露导水构造或陷落柱，要坚持断层和陷落柱附近掘进施工超前探措施。一般是先物探，后钻探。物探方法有直流电法超前探测、瞬变电法超前探测、地质雷达超前探测等。其中，以直流电法的分辨率和可靠性为最高，瞬变电法因施工方便也被广泛使用。
3、采煤工作面底板探测
根据《煤矿安全规程》规定，承压水上开采必须进行工作面物探。其目的主要是查明底隔水层的厚度和完整性，尤其是确定灰岩水导升高度，以评价开采的安全性。同时，查明底板岩层和含水层富水异常区，为防治水工程设计提供技术依据。物探方法有直流电测深法、底板音频电透视法等。
4、底板注浆加固
根据“下三带”理论，提高底板隔水岩层的阻水能力，是防止灰岩突水的有效措施之一。注浆加固的主要目的是增加有效隔水层厚度，使其达到适应承压水水头压力的要求。
“底板注浆加固”的提法不够准确。以往认为的注浆加固是为了提高岩层强度，从而达到阻水目的的说法有一定的片面性。单层岩层的阻水能力总是有限的，一般不超过0.15 Mpa/m，提高阻水能力的关键是增加有效隔水层厚度。
所谓注浆加固，是将制备的浆液压入岩层的空隙，并扩散到一定范围，在岩层中固结成岩，达到封闭导水通道，变透水层为隔水层的目的。底板加固注浆要注意以下几个问题：
⑴、确定受注层位
受注层位选择是加固注浆的首要问题。一些矿仅在煤层下40m左右的砂岩段注浆的做法，科学依据不充分。确定受注层位要考虑以下问题：
一是保证注浆后的有效隔水层厚度达到适应水压的要求。即，根据水压按突水系数确定注浆段的深度。实践证明，注浆时顺层扩散的距离较大，层间扩散的距离非常有限。所以，受注层深度一定要达到突水系数要求的下限。
二是要选择渗透性较好的岩层。为扩大浆液的扩散范围，提高注浆效果，减少钻探工程量，一般在渗透性较好的砂岩、灰岩中注浆，而不在泥岩中注浆（含水异常时除外）。
三是要避开采动破坏带。矿压破坏的能力极强，控制破坏带深度的有效方法是采场尺寸的设计和顶板管理，靠加固注浆的办法是不明智的。
根据当前的工作实践，一般的做法是处于破坏带岩层中采用控制注浆的方法穿过，砂岩段重点注浆，再向下的泥岩段加压注浆，灰岩段充填注浆。
⑵、选择注浆材料
最普遍使用的注浆材料是水泥。注浆用水泥一般为普通硅酸盐水泥这种水泥粒度小，不含矿渣，不直接堵塞裂隙，有利于浆液的扩散。
静水注浆以提高扩散距离为目的，浆液浓度不易太浓。水灰比 水灰比的测定方法：
一般情况下，水泥的容重（）为3.1，当用比重称或比重计测定浆液的比重（d）后，可以用下式计算水灰比（）：
控制在1:1——2:1为宜。有人采用10:1 的浆液注浆，看上去像清水，但也能达到很好的结石效果。
充填性注浆时，为节约成本和提高浆液的流动性，可以采用粘土浆或粘土、水泥浆，粘土、石灰浆。
⑶、确定注浆压力
注浆压力是大小，直接影响浆液的扩散距离和结石体强度。一般要求最终压力达到6——9Mpa。井筒预注浆时的压力达到十几Mpa。但是，由于受到设备能力的限制，注浆压力总是有限的。为提高注浆压力，一些矿采用在地面建立注浆站，通过输浆管（钻孔）直接对注浆孔进行注浆，充分利用高差形成的注浆压力，弥补设备能力的不足。这一方法的最大优势，是大大地减少了注浆孔数量，材料选择方便，安全可靠性提高。
⑷、设计注浆工艺
注浆工艺也是注浆成败的关键。
静水注浆一般要求连续注浆，中途不能停顿，否则，将极大地影响注浆效果。但是，井下现场注浆由于受到贮料、供电、设备、人员等诸多因素的影响，很难做到连续注浆。因此，要建立井下集中注浆站，以尽量减少因事故造成的停顿。
注浆段长度的大小，也会直接影响注浆效果，一般采用分段下行式注浆。注浆钻孔不要一次打完，当到达破坏带深度时，停钻利用现场注浆泵进行封孔式注浆，这样可减少下部砂岩段高压注浆时跑浆；当钻进到砂岩底部时，进行高压连续注浆，以扩大注浆范围；当到达灰岩段时，进行充填式注浆，同时，也是对上段进行复注。
⑸、注浆效果检验
以往不注意效果检验，是一个很严重的失误。没有检验的注浆工程是一个不合格的工程。今后，必须加强检验工作，并保留检验记录。效果检验的方法有：
透孔压水试验法：一是在上层段注浆结束进行下层段钻进时，进行压水试验。二是在全孔注浆结束后，进行透孔压水试验。试验时记录压水泵量和压力，计算单位吸水量（q）。

注浆后的单位吸水量必须比注浆前的单位吸水量显著降低，并且达到设计要求。
相邻钻孔压水试验法：一个地点有多个注浆孔时，可采用后期钻孔注浆前单位吸水量对比的方法来评价注浆效果。当后期钻孔单位吸水量明显比前期钻孔小，则可认为达到了注浆要求。该方法的原理与钻探压水试验检验相同，只是不专门设计质量检验孔，利用后期的注浆孔或机动注浆孔检验注浆效果而已。
二次电法检验法：一个工作面注浆工程结束后，在注浆区域采用电法探测，并与第一次电法资料对比，视电阻率明显改善的认为达到要求。
5、疏水降压
通过含水层一定流量的放水，降低承压水头，使其降至“安全水头”以下，从而达到安全开采的目的。这也是灰岩水害防治的有效手段之一。皖北刘桥、淮南老区等一些矿井，建立了井下放水和观测系统，长时间放水，使矿井开采下限以上地段的突水系数均小于0.05Mpa/m，从本质上解决无构造采场底板突水安全问题。
疏降开采必须考察以下几个问题：
⑴、灰岩含水层的可疏性
含水层的可疏性尚没有统一的定义。一般用单位放水量引起的水头降低值来表示，也有用单位降深所需要的放水量来表示的。两者应该是同一概念。
广义上讲，含水层的可疏性主要取决于补给强度，与本身的富水性关系不大。按照传统理论，含水层分动储量和静储量。只有当放水量大于动储量而不断消耗静储量时，地下水位才开始下降，而下降到安全水头所需要的时间，则取决于静储量的大小和超过动储量部分的放水量的大小。
放水试验的主要任务是确定含水层的动、静储量。其计算方法可借鉴“开采试验确定水资源量”的计算方法。这时至少要有两个放水孔，分别用不同的放水量试验，每个放水量条件下，初期会出现水位快速下降的现象，但一定时期后，单位时间内的降幅开始减缓，当出现地下水位等幅下降时可以结束这个水量的试验，投入第二孔、第三孔放水。这样，可以获得不同累计水量下的水位降低速度。根据水均均衡原理，含水层的储量变化量（）等于同期放水量减去同期补给量：

即：
式中，为水位等幅下降时的下降速度，通过水位观测资料可以确定。Q放为累计放水量，通过放水孔的水表或丈量喷射水柱高度 直立钻孔水柱喷射高度（孔口管到水柱最高点距离）为h，管径为D。根据机械能守恒定律，有：
。所以： 。
倾斜钻孔孔口管到水柱最高点的长度为L，倾角为，管径为D，有。
来观测。Q补为含水层的补给量，是待求参数。为整个放水影响区域的贮水系数，即区域面积上含水层水位每下降1m释放出来的水量。
如果有两个不同的放水量和水位下降速度，代入上式并联立方程，就可确定含水层的补给量和贮水系数。如果有多个放水量，则可以两两组合求解，更真实地反映水文地质参数。
由上式可以看出，含水层可疏性指标由补给量和贮水系数两部分构成。一般情况下，基岩承压水的贮水系数较小，只有10-3—10-5。因此，可疏性指标主要由补给量构成。在没有开展矿井水综合利用的情况下，一般认为补给量> 500 m3/h ，不易采用疏降措施。临涣矿区的奥灰水资源勘探资料表明，补给量不到200 m3/h，太灰含水层的补给量会更小，有关各矿完全可能进行可疏性试验，如果不考虑疏降引起四含水位下降造成地表沉陷，则可以达到疏干（无压）开采的要求。
⑵、安全水头的确定
安全水头值是疏降开的关键指标。一般采用突水系数法确定安全水头。

安全水头是指底板有效隔水层所能承受的水头压力。在此是指疏降条件下的自开采下限算起的残留水头值。安全水头值越小，说明需要降低的水头越大。如果安全水头值大于实际水头值，则可以不进行放水而直接带压开采。
⑶、汛期调节系数
疏降开采试验不一定是在汛期进行，没有考虑补给量的变化在进行疏降开采设计中，必须考虑汛期调节系数。含水层的补给强度一般与大气降水有关，特别在大降深的情况下，雨季的补给强度会增加，引起地下水位的升高，可能造成残留水头高于安全水头，威胁矿井安全。
调节系数可以根据长观资料，通过相关曲线图或回归分析的方法，确定地下水位与降水量的相关关系，并按丰水年的降水量计算地下水位上升值。疏降开采时，在汛前加大放水量，使地下水位降至安全水头和调节系数以下，这样才可以保证开采安全。
6、建立井上下水位观测系统
略
7、完善工作面巷道排水系统
工作面突水占灰岩突水的70%以上，当发生小量突水时，如果巷道排水系统通畅，能够做到煤水分流，可以采取继续推采措施，促使顶板冒落，利用上覆岩层压制底板破坏进一步发展，避免灾害扩大。同时，在有巷道排水条件的情况下，可以采取井下直接治理措施，解决地面治理条件差、工程量大、工期长、费用高等一系列问题。
8、扩大矿井排水能力
矿井排水能力，是防止突水淹井的最后一道防线。有突水危险的矿井，其排水能力要大于正常涌水量的5倍。淮北矿区是采用预计“灾变涌水量”的方法确定排水能力的。目前，大水矿都已经进行或正在进行扩排，不断提高矿井抗灾能力。
9、实行分区隔离开采
具有突水威胁的煤层单独设计采区，在采区进出口巷道中设置水闸门，采边界留设完整的隔水煤柱。采区内部采掘工作面一旦发生突水，立即撤出人员，关闭水闸门，把灾害控制在有限范围，保证矿井和其它采区正常生产。
四、灰岩水上开采安全性评价
1、突水系数法
突水系数是一个综合考察含水层压力和隔水厚度的安全评价指标，即P——M曲线。它是根据不同矿井突水的实际资料整理出来的经验值，可以用来宏观评价安全性。与之相类似的是上节所介绍的安全水头法。矿区采用的是当Ts>0.7时，就可能突水。
突水系数法的缺点是，当突水系数超限时，并不一定突水（突水系数不超限极少发生突水）。在无构造采场突水的实例中，其它因素也占有很大比例。
2、岩水应力说 因不是规程的规定，所以称为“说”

一些学者提出了底板突水的“岩水应力学”理论，认为突水与否，取决于含水层水压与隔水岩层地应力（顺层方向的应力）之间的关系。当水压小于或等于地应力时，不会发生突水。当大于地应力时，必定发生突水。
试验室模拟已经证实该结论的正确性。但在实际评价时，地应力测定比较困难。目前多采用钻孔致裂法直接测定地应力和取芯送样间接测定地应力。这两种方法都已经在矿区使用过。杨庄矿的262采区，通过地应力测量，地应力普遍大于实际水压的2倍，全部采用直接带压开采并安全开采了整个采区。海孜矿在7煤顶板水害查治过程中，系统地采集岩芯，送到“中矿”进行地应力测量，也取得较为可信的资料。就目前的技术水平而言，在有效隔水层段采集岩芯，送到“矿大”测试，然后根据地应力与实际水压的对比，评价开采安全性的方式应该是可行的。
在采用岩水应力说评价安全性是，要考虑在采动时应力的重新分布问题。一般情况下，采动时地应力衰减30%至50%。作为安全评价指标，要求地应力要大于实际水压的2倍。
3、关键层说
关键层理论认为，在底板隔水岩层中，在破坏带以外，有一个关键层，它在岩层（在水压的作用下）移动或破坏过程中起关键作用。如底板岩层中的具有一定厚度的砂岩岩层，当它不破坏时，其它岩层不至于破坏。但当它破坏时，其它岩层也跟着破坏。
该理论把底板关键层看作以工作面长度为长边，走向来压（或初次来压）步距为短边的板，在其上的岩层（包括冒落带矸石）自重和静水压力共同作用下，发生变形或破坏从而导至突水。破坏特点是“O——X”裂隙的形成。即，在板的四周是“O”形破坏，在板的中间，是沿长轴的“X”形破坏(图3-3-2)。

工作面开采初期，长边（b）为一定值，短边（a）还不大，板不会发生破坏。随着开采长度的增加，短边不断加长，到达一定程度时，发生“O——X”形破坏。这时的短边为：

上式给出了突水发生时极限破断距。根据其它工作面开采的观测，初次来压和周期来压步距已经掌握。如果极限破断距大于或等于来压步距，可以安全开采。如果小于来压步距，就会发生突水。
计算极限破断距（a）时，首先根据采高（用于计算冒落带高度）、关键层以上的岩层厚度和容重、水压等数据，计算分布于关键层下面的匀步压力（q）。再确定关键层的厚度（h工作面长度（b）和关键层的抗变形极限强度（一般为2Mpa）,代入公式即可。
关键层理论（不管它是否实用）给我们一个提示：采场四周的底板处于煤层或老顶冒落的支撑压力区，不会产生位移。而工作面后方一定范围内由于顶板没有充分冒落，底板隔水层处于除自重外的“卸压区”，在水压的作用下，有向上移动的趋势。当空顶面积增加到一定程度后，就会发生破断而突水。因此，适当减小空顶面积，也是防止底板突水的有效措施之一。就承压水上开采而言，短壁工作面更有利于安全生产。走向空顶距是由于老顶的岩性决定的，除采用深孔注水或深孔爆破外，不易进行人为控制。但工作面开采速度与走向空顶距有关，承压水上开采的工作面应保持匀速推进速度不易太快。
4、传统评价方法
斯列沙辽夫临界水压和临界隔水层厚度计算公式

式中：H、M（含下标“临”的指临界）为水头、隔水层厚度。
Kp为隔水层岩层的抗张强度。
L为巷道底板宽度或工作面最大空顶距。
r为岩层的容重。
当实际水压小于临界水压或实际隔水层厚度大于临界隔水层厚度时，开采是安全的。

第四节 其它水害防治方法

一、老塘水防治
回采工作面的老塘，废弃巷道等空间，如果没有自流排水条件，往往积水，水量的大小取决于积水面积。当采掘工作面遇到这些积水区时，会发生老空水直接溃入工作面，危及人身安全。
89年芦岭矿一个从切眼施工的风巷放炮时击穿上阶段老塘，大量老塘水瞬间涌出，水和煤通过切眼进入机巷的洼窝处，堵住了撤退路线，排水和清理工作十分困难，9名矿工遇难。
90年石台矿在一个联眼中探放上阶段的老塘水放水钻孔被堵，用压风吹孔时，被水侵软的煤柱垮了一个大洞，老塘水一下子涌出，冲坏轨道，冲挎棚子，两名矿工牺牲。
97年8月，桃园矿1022工作面边界上山探放老塘水；钻孔被堵，误以为老塘水放净，放炮时大量老塘水溃入，除躲避峒中的人外，五名矿工全部死亡。
防治方法：
1、加强水害预报；
2、坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，积极探放老塘水。推行无压探放水措施，煤层上山巷道原则上不准探放老塘水；
3、坚持探放水工程由职能部门认定原则和复工管理规定；
二、煤层顶底板砂岩裂隙水害及其防治方法
正常地段，砂岩裂隙水以静储量为主，补给来源不丰富，即使出水，也是初期大随后很快衰减，不会构成大的威胁。但在局部（如含水层加厚，断层发育，尤其巨厚坚硬岩层下可能产生“离层水体”）地段，也会出现水量大，时间长的出水，甚至发生溃入性突水。杨庄矿3510工作面，顶板有一层厚达10米的岩浆岩，含水较为丰富。工作面开采29m时发生了一次涌水量65 m3/h的突水；过压切眼开采20米时，又发生涌水量达40 m3/h的突水，对生产影响很大。朱仙庄矿的84下最后一个综放工作面，快收作时顶板砂岩出水，最大水量有70 m3/h，使回采和收作都很被动。险些造成采区排水系统被淹。
海孜矿745工作面于5月21日12:15分左右发生了顶板砂岩水溃入式突水事故。强大水流迅间涌出，冲出工作面下部矸石400多方，沿途所有具有一定坡度的巷道底板严重冲刷，5名工人未来及撤离而遇难。水流到达石门口运输大巷时，最大淹没深度在水沟盖板上0.4m，测算最大涌水量在3800m3/h以上。
防治方法：
1、建立巷道疏水系统；
2、顶板电法探测；
3、采用顶板放水孔预疏干。
三、断层水防治
大多数的突水与断层有关，为防止因断层而发生突水，必须在查明断层的地质、水文地质条件的基础上，留设合理的防水煤柱。
断层的突水的原因有三个：一是贯穿了强含水层或接触了水体。二是由于断层的拉伸造成底板隔水层变薄，隔水性能降低。三是断层带本身具有导水性。
断层的导水性取决于四个因素：一是断层的力学性质。压性（压扭性）断层及其破碎带的导水性没有张性断层的导水性好；二是断层与岩层的夹角。编者认为低角度正断层一方面造成上盘底板隔水层变薄，另一方面水平方向的影响带较宽，是防治水工作者应该特别注意的地段。三是断层带充填物的阻水能力和所处的水压。断层导水与不导水，主要取决于阻水能力和水压的动态平衡关系，一般情况下，断层带阻水能力是正常岩层的1/2。四是采矿活动是否造成断层的活化。
断层煤柱的留设方法，参见《矿井水文地质规程》（附录七）。
防治方法
1、采用三维地震等手段，查明断层位置和产状。大断层必须有钻孔控制。
2、掘进施工坚持超前探措施，防止误揭露导水断层。
3、巷道穿过深大断层时，提前进行钻探，并进行压水试验。当断层带的渗透性较大时，进行预注浆。
4、按规程规定留设断层防水煤柱。沿断层防水煤柱布置的工作面，每80—150m设计一组钻孔检查煤柱尺寸，不合格时重新留设。也可以采用采用瑞利波探测断层面位置，但探测的可靠性必须经过钻探验证。
5、采煤工作面内落差5m以上的断层，必须单独计算突水系数，存在超限问题时要进行加固注浆或降压开采。
四、煤矿透水征兆及遇到突水征兆的处理措施
采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水征兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。