摘要：突水系数法作为较早的评价煤矿底板水害威胁程度的方法，具有其明显的适用性与局限性，本文详细介绍了突水系数法的重要性与该方法的产生和发展，并以平朔集团井工三矿为例，建立各个主采煤层的突水系数模型，更为直观的明确各个主采煤层底板受到的水害威胁，对于煤矿的一线工作具有重要的实际意义。
关键词：突水系数；煤层底板；煤矿安全开采
与世界其他国家煤矿开采地质条件相比，我国煤矿开采地质条件较为复杂[1]，存在“五大自然灾害”[2]。近年来，随着深部煤层的开采，煤矿底板突水问题日益突出，严重制约着煤矿的安全生产。因此，煤层底板突水机理的研究对煤矿的防治水工作具有重要意义。
1突水系数法的重要性
在上个世纪50年代末期，受到匈牙利学者韦格弗伦斯提出的底板相对隔水层的影响，我国部分矿区开始采用突水系数的概念[3]，并于1964年的焦作水文会战中，提出利用煤层底板隔水层所承受的水压值与底板隔水层有效厚度的比值来评价突水危险性，即现在的突水系数法[4]。我国于2009年颁布了《煤矿防治水规定》用以指导煤矿防治水工作，其中明确提出了突水系数法的使用及其临界值[5]。同时，在2018年颁布的《煤矿防治水细则》中再次强调了突水系数的作用，并有相应附表进行详细叙述[6]。由此可见，无论是煤矿一线的防治水工作中还是国家官方指导文件中，突水系数都具有重要的意义，对煤矿防治水工作进一步研究的有很大的帮助。
2 突水系数公式的演化
突水系数法从提出到目前的几十年时间内得到了极大的发展与补充，并根据含水层特性，隔水层特性以及采动破坏研究成果发展出不同的经验公式。本文中，笔者主要介绍突水系数法发展中重要的三次修正[7-8]：
1、第一次修正是由煤炭科学研究院西安煤田地质研究所于1979年提出的修改：T=P/(M-CP)。主要变化内容为将隔水层的厚度替换为隔水层总厚度减去矿压破坏带深度CP后的厚度。
2、第二次修正出现在1992年《煤矿安全规程》修编中，突水系数修改为煤层底板隔水层所承受的水压值与底板隔水层有效厚度的比值，表达公式为T=P/(M-CP-Z0)，其中底板有效隔水层厚度为总厚度M减去煤层底板矿压破坏深度CP和隔水层底板的自然承压导升高度Z0后的值。
3、第三次修正出现在2009年颁布的《煤矿防治水规定》，突水系数法再次回到20世纪60年代的公式，及突水系数为煤层底板隔水层所承受的水压值与底板隔水层有效厚度的比值，表达公式为T=P/M。
3突水系数法的实际应用
本文以中煤平朔集团有限公司井工三矿为例，对主采煤层受到突水系数进行计算，结合GIS的强大空间处理功能，建立突水系数模型，并以此进行分析与讨论[9]。
3.1井工三矿水文地质条件
井工三矿主采煤层分别为4#煤，9#煤以及11#煤，其中，4#煤层底板存在主要含水层为T3+4含水层，T2含水层以及奥灰含水层，9#煤层底板存在主要含水层为T2含水层和奥灰含水层，11#煤层底板存在奥灰含水层，且各个含水层针对各主采煤层带压范围各有不同，水文地质柱状图见图1。
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图1水文地质柱状图
3.2突水系数模型
本文根据井工三矿以往地质工作中的钻孔资料，统计出主采煤层与含水层之间的隔水层厚度，并根据水文观测孔计算各个含水层的水压值，最终计算出各个含水层对各主采煤层的突水系数，利用GIS软件建立突水系数模型，如下图所示。
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图2主采煤层突水系数模型
3.3分析与讨论
如图2所示，a、c、e、g、i、k6张图为突水系数的等值线图，其中蓝色区域为未带压图；b、d、f、h、j、l6张图分别为与之相对的突水系数评价分区图，其中红色区域为突水系数小于0.06MPa/m的区域，绿色区域为突水系数大于0.06MPa/m的区域。根据图2可以清楚的看出，T3+4含水层对4#煤层安全开采存在威胁，T2含水层对9#煤层安全开采存在威胁。
4 结语
1、本文介绍了突水系数法在煤矿防治水工作的重要性，并对其产生与发展进行了系统的叙述。
2、以平朔集团井工三矿为实例，介绍了基于GIS建立的各个主采煤层突水系数模型，可以全面且清晰的观测出各个主采煤层受到主要含水层的威胁性。
3、目前研究煤层开采底板安全性的方法众多，其中脆弱性指数法与五图双系数法较为先进且完善，突水系数法与之相比较为简单，但在煤矿生产工作中，建立突水系数模型可以更为直观的明确煤矿各个主采煤层受到的底板水害的威胁性的大小，对于煤矿一线的防治水工作具有重要意义。
参考文献:
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[6] 煤矿防治水细则[M]. 煤炭工业出版社 , 国家煤矿安全监察局, 2018
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[9] 刘守强,武强,曾一凡,李哲,宫厚健,张毅.基于GIS的突水系数法评价新技术及其应用[J].煤炭工程,2016,48(S2):43-46.
作者简介：史晓强（1988.12）男；民族（汉族），籍贯：山西省大同市；2011年毕业于湖南科技大学勘查技术与工程专业；现供职：中煤平朔集团有限公司地质测量中心；职称：助理工程师；学位：本科；研究方向：矿山地质及水文地质；身份证号：1402221988****5515