水文地质特征 区内地表水体不甚发育。地下水受岩性、构造及地形地貌的控制，主要赋存于第四系底部、基岩裂隙和岩溶裂隙之中。可分为第四系松散层孔隙水；石炭－二叠系砂岩裂隙水；太原组石灰岩和奥陶系石灰岩岩溶裂隙水。陕西省煤炭地质局一三一队认为，第四系松散层富水性弱；石炭－二叠系富水性弱—中等，但透水性差；奥灰岩富水性强，透水性强，但极不均一。煤系地层含水量不大。1.4.1 主采煤层3＃、5＃、11＃顶板含水层富水特征（1）3＃煤层顶板砂岩含水层3＃煤层顶板岩性主要为中粒砂岩、细粒砂岩和泥岩及砂质泥岩。中粒砂岩、细粒砂岩为煤层顶板裂隙承压含水层，富水性弱，常由于砂岩和砂质泥岩互层而增强了隔水性，导致岩层透水性差，水位标高在402.05～481.41m之间。钻孔单位涌水量0.00301～0.118L/（s·m），平均0.0452L/（s·m）。渗透系数为0.0042～0.487m/d，平均0.119m/d。泥岩和砂质泥岩中裂隙发育不好，形成隔水层。因此，顶板含水层基本属无水力联系的复合含水层。（2）5＃煤层顶板砂岩含水层煤层顶板岩性主要由厚层中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩和中薄层泥岩组成。中细粒砂岩裂隙发育，透水性好，构成裂隙含水层，泥岩为相对隔水层。含水层厚度5～20m。钻孔单位。
力学突变模型 7.4.3.1 力学模型在岩石力学领域，一方面很多问题可通过建立模型或实测等手段定量化，另一方面由于岩石问题的复杂性，很多问题只能作定性分析［85］。基于突变理论的特点，在分析岩石稳定性问题时，一般采取如下的步骤：（1）调查地质原型，建立地质模型及相应的力学模型，（2）用弹性理论得出系统的总势能，建立势函数表达式，再利用Taylor展开式作变量代换将势函数化为尖点突变的标准形式见式（6.10），对V求导，得到平衡曲面见式（6.11）以及分叉集方程见式（6.12）。（3）只有当u≤0时才有跨越分叉集的可能，故得系统发生突跳的必要条件为u≤0。从力学的观点看，控制底板突水的主要作用力有：煤层底板下伏含水层的水头压力、矿山压力、地应力、煤层底板与下伏含水层之间相对隔水层的重力、相对隔水层内部的连接力（岩体抗拉强度）。其中水头压力和矿山压力是破坏隔水层底板、促使底板突水的作用力；隔水层底板的重力和强度则是维护底板完整性、遏制底板突水的约束力。当约束力足以平衡作用力时，则底板保持稳定，否则就可能发生底鼓、破裂和突水［85］。图7.17 回采工作面示意图下面取万年矿一回采工作面13268进行研究，设ABCD为采煤工作面与老顶冒落区之间。
国内外研究现状 9.1.1 GIS 在突水评价方法的现状研究目前，常用的突水预测方法主要有以下几种：(1)突水系数法。20 世纪 60 年代初，我国焦作、峰峰、淄博矿区就总结出了预测底板突水的经验公式—突水系数法。他们是根据本矿区开采到一定深度时各个矿井底板突水的实际资料总结出来的。该方法物理概念明确、公式简单实用、计算方便且现场易于操作，在预测煤层陷落柱突水和解放受水威胁的煤炭资源方面起到了积极作用。该方法具有较强的生命力，一直沿用至今。(2)突水概率指数法。该方法的基本思想为：根据大量的突水资料分析，找出导致底板突水的主要影响因素；利用专家经验知识和分类统计法确定各种因素在底板突水中所起作用的大小，即确定各种突水因素所占的权重，建立求突水概率指数的数学模型；将建立的模型运用到已有的突水案例中，求出各个突水案例的突水概率指数；依据案例的突水概率指数的统计，求出各种情况下的某突水程度发生的概率。此方法综合考虑到了煤层底板突水众多影响因素，利用该方法预测底板突水具有较为普遍的意义。(3)脆弱性指数法：此方法在煤层底板突水主控因素体系建立的基础上，以多源信息复合理论为指导，以具有强大空间数据分析处理能力的 GIS 为操作平台，在。
底板突水预测 煤层底板突水具有如下的突变学特征，它们对煤层底板突水的预测、预防和治理都有现实指导意义［16，17］。（1）多路径性煤层底板突水系统在尖点附近具有突跃性，在与尖点对应的另一侧具有缓变性，系统状态的变化也有突跃和渐变两种方式。参数平面中的尖点曲线内是煤层底板岩层承受的水压与阻力的冲突对抗区域，其左支曲线为临界突水条件，当煤层底板阻力参数小于左支曲线临界值时，煤层底板隔水层突然失稳破裂，高压水沿裂缝喷出，其突水过程沿路径进行。（2）发散性对于煤层底板突水而言，在远离突水临界点时，煤层底板对控制参量的反映比较迟钝，一旦接近突水临界点，控制参量的微小变化都会在煤层底板上引起很大响应，甚至微小的变化就会使煤层底板破裂发生突水。因而煤层底板突水突变模型的发散性就是反映煤层底板突水的加速起动效应。（3）滞后性对于煤层底板突水，在其临界点附近，随着外界因素的变化，煤层底板岩层结构变化、强度降低，当其达到一定程度时，煤层底板岩层无法维持稳定而破裂发生底板突水。这说明只要满足突水条件，无论采取什么方式，煤层底板突水是必然的。根据这一特性，可通过控制变量和距临界突水点的远近，来估计煤层底板突水可能性的。
矿井突水的防治 （一）矿井突水及突水征兆凡是井巷掘进或工作面回采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、地表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产生的突水事故称为矿井突水。这是因为井下采掘活动破坏岩层天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。矿井突水的发生与发展有一个逐渐变化的过程，有的表现很快（一两天或更短）、有的表现较慢（采掘后数日至半个月），这与工作面具体位置、采场地质情况、水压力、矿山压力大小有关。从开拓工作面开始到产生突水事故期间，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常现象统称为“突水征兆”。1.承压水和与承压水有关的断层水突水征兆1）工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折梁、断柱现象。2）底软膨胀、底臌胀裂。这种征兆多在底板来压之后发生，且较普遍。在采掘面围岩内出现裂缝（特别是底板为脆性岩层），当突水量大、来势猛时，底臌胀裂的同时还伴有“底爆”响声。在受到压力最大地段，柔性岩层变薄；相应地，压力小的地段会出现增厚现象。3）先出小水，后出大水。由出小水至大突水，时间长短不一。据统计，有1～2h至20～30d不等。如某煤矿某工作。
煤矿一线井下工友在潮湿、闷热高的环境中工作各种病疼的人多吗？
矿井突水事故的发生也严重破坏着地下水资源，给国家财产及人民生命带来严重损失。如1935年5月13日山东淄博北大井煤矿发生重大突水，溃水巷道的瞬时水量达443m3/min，仅78h就使矿井全部淹没，538名矿工遇难，这是震撼世界的煤矿灾害事故。河北开滦范各庄煤矿于1984年6月2日发生在2171工作面的岩溶陷落柱突水，突水高峰期平均涌水量达到2053m3/min，造成范各庄矿和吕家坨矿淹没。突水点水位由+7m降到-310m，降深317m。距出水点12.5km的观测孔水位下降达51.44m，由于地下水位下降，使20万居民的供水中断，这次突水估计损失达40亿元之巨，更严重的是11名矿工死亡。1985年5月14日，山东淄博市夏庄煤矿二立井-430米水平遇断层突水，初期突水量66.7m3/min，距突水点370m远的34号观测孔水位迅速下降184.35m，影响半径达5.7km，不到半个月时间，城区部分水井水位受影响迅速下降，吊泵、枯井连连出现，供水紧张。河南焦作中马村矿，1958年两次突水淹井，水量最大时为104m3/min，8年后经过注浆堵水、排水后又恢复了生产。由于基本矛盾没有解决，1985年11月15日又发生突水，水量增至150m3/min，矿井再一次淹没。1979年3月9日河南焦作演马庄矿发生断层突水，水量达240m3/min，其。
