同时，随着工作面的连续推进，煤层底板岩体也会遭到不同程度的破坏，根据破坏程度的不同，煤层底板岩体也可划分为三个地带（简称下三带）（图2-3-1）。
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图2—3—1 采矿活动引起的上、下三个破坏带示意图
f--冒落带；g --导水裂隙带；h--弯曲沉降带；i--冒裂带；
1--破坏带；2--完整岩层带；3--地下水导升带；
h1--破坏带深度；h2--完整岩层带厚度；h3--地下导升带厚度
（1）上三带：①冒落带。冒落带是指采煤工作面放顶后引起直接顶板垮落破坏的范围。根据冒落岩块的破坏程度和堆积状况，又分为上下两部分。下部岩块完全失去已有层次，称不规则冒落带，上部岩块基本保持原有层次，称规则冒落带（见图2-3-1中f）。冒落带的岩块间空隙多而大，透水、透砂，故一般不允许冒落带发展到上部地表水体或含水层底部，以免引起突水和溃沙；②导水裂隙带。导水裂隙带是指冒落带以上大量出现切层和离层的人工采动裂隙范围。其断裂程度、透水性能由下往上由强变弱（见图2-3-1中g）。导水裂隙带与采空区联系密切，若上部发展到强含水层和地表水体底部部，矿井涌水量会急剧增加；③弯曲沉降带。弯曲沉降带是指由导水裂隙带以上至地表的整个范围（见图2-3-1中h）。该带岩层整体弯曲下落，一般不产生裂隙，仅有少量连通性微弱的细小裂隙，通常起隔水作用。在实践工作中，我们通常把冒落带和导水裂隙带合并在一起考虑，并统称之为冒裂带（见图2-3-1中i）。
（2）下三带：①破坏带。直接邻接工作面的底板受到破坏，出现一系列沿层面和垂直于层面的断裂，使其导水能力增强（见图2-3-1中1），其厚度称底板破坏深度h1。底板破坏深度与开采深度、煤层厚度、煤层倾角、顶底板岩石性质和结构、采煤方法、顶板管理方法以及工作面长度等因素有关。根据现场实测资料，底板破坏深度h1一般从几米到十几米不等；②完整岩层带或保护层带。此带位于破坏带之下，在此带内岩层虽然受到支撑压力的作用，甚至产生弹性或塑性变形，但仍然能保持连续性，其阻水能力未发生变化（见图2-3-1中2）。 因此，称完整岩层带或保护层带，其厚度为h2；③地下水导升带。地 下水导升带指底板含水层中的承压水沿隔水层底板中裂隙上升的高度， 即由含水层顶面至承压水导升高度之间的部分（见图2-3-1中3），其厚度为h3。地下水导升带厚度，取决于承压水的压力及隔水层裂隙的发育程度和受开采影响的剧烈程度，有的矿井可能无地下水导升带。
从以上分析可知，采空区冒落后，形成的冒落带和导水裂隙带是矿坑充水的人为通道，其特点如下：①当冒落裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时，矿井涌水量将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时，矿井涌水无明显变化；②当顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水
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体时，矿井涌水量将迅猛增加，同时常伴有井下涌砂现象。
另外，煤层采动后，顶板岩层垮落冲击底板，造成对底板岩层的破坏称动矿山压力；此外，采动后，采场上覆岩体的自重力不能通过煤层传递，转接到采场四周煤层，而采场内临空，要向采场内产生位移（底鼓），称静矿山压力。在动矿山压力或静矿山压力或两者共同作用下，底板岩层在一定厚度范围内遭到破坏，形成裂隙，这种裂隙可沟通底板下部含水层、含水断层及溶洞水，使矿井涌水量增加或造成突水事故。
2、封孔质量不佳钻孔
按照规定，勘探时施工的钻孔，在工作结束后按要求进行封闭，如果封孔质量未达到标准要求，钻孔就会成为矿层与其顶底板含水层或地表水体之间的通道。当掘进巷道或采区工作面经过或接近没有封好的钻孔时，顶、底板含水层中的地下水或地表水体将沿着钻孔补给矿层，造成涌（突）水事故。
通过以上分析并综合郑州矿区调查资料表明，在郑州矿区常见的矿井充水天然通道有：①煤层上覆地层中的孔隙和裂隙及断层；②煤层下伏地层中的裂隙、断层及岩溶。矿井充水人为通道有：①封闭不好的钻孔；②采动裂隙。 三、影响矿井充水程度的主要因素
矿井的充水程度取决于一系列自然地理、地质和人为因素，上面我们讨论了矿区充水水源种类，充水通道性质和发育强弱等，就郑州矿区而论，影响矿井涌水量大小的因素还有井田边界条件、疏降深度、开发强度等因素。
1、井田水文地质边界条件
井田边界条件对矿井地下水的补给和涌水量大小有控制意义，研究井田边界性质（透水、弱透水、隔水），可以确定矿井地下水动储量和提供防治水的方向。 2、矿井地下水疏降深度的影响
矿井地下水疏降深度主要指矿井生产中的开拓开采水平。对以底板水为主要水源的岩溶充水矿床，开拓水平虽不能反映地下水位实际降低值，但在一定程度上反映了地下水位降深的相对大小。我们知道矿井涌水量大小是与地下水位降低成正比的，因此，矿井疏降深度不同反映在矿井涌水量上也不一样，即疏降深度愈大，矿井涌水量也愈大。
3、开采因素对矿井涌水量的影响
矿井开拓掘进巷道的布置、开采方法、顶板管理方法等对矿井涌水量大小都有影响，据郑州矿区具体条件，开采因素主要表现为巷道开拓长度与开采面积大小对矿井涌水量的影响，一般来说，随着开拓巷道长度的增加与开采面积的增大，矿井涌水量明显增加。 四 突水预兆
矿井突水，这是因为井下采掘活动破坏岩体天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。矿井出水这一现象的发生与发展是一个逐渐变化的过程，有的表现很快，有的表现很慢，这与工作面具体位置、采场地质情况、水压和矿山压力有关。从开拓工作面开始，发展到突水这段时间内，在工作面及其附近显示出某些异常现象，这些异常统称为突水预兆。识别和掌握这些预兆，可以及时采取应急措施，撤离险区人员，防止伤人事故。突水前的预兆有以下几种： (一)一般预兆?
1、煤壁挂红：这是因为水中含有铁的氧化物，在通过煤层和岩层裂隙时，在裂隙表面会出现暗红色水锈，一般认为巷道接近积水区；
2、煤壁挂汗：当采掘工作面接近积水区时，因水在自身压力作用下，通过煤岩裂隙透过煤岩壁，聚成水珠，俗称煤壁挂汗；
3、空气变冷：工作面接近积水区时，气温骤然下降，煤岩壁发凉，人一进去有阴冷的感觉，时间越长就越感到阴凉；
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4、发生雾气：当巷道内温度很高时，积水渗到煤岩壁后，引起蒸发而形成雾气；
5、有时有“嘶嘶”的水叫声：说明因水压大，水向裂隙中挤压发出的响声，此时离水体不远即将突水，必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员；
6、底板鼓起：底鼓有两种原因：一种是底板承压含水体静水压力和矿山压力共同作用的结果，这是突水预兆；另一种是受矿山压力单方面作用而产生底鼓，一般不突水。? (二)老空突水的预兆
老空水突水前，除上述突水的一般预兆外，还有以下基本上是其特有的预兆：
1、老空水一般有臭鸡蛋气味。在工作面如果闻到有这种气味时，就基本上可以判定前方有老空水。也可以用嘴来尝尝从工作面渗出的水，就会感到水味发涩。如果把水在手指间摩擦有发滑的感觉，这就是老空透水的征兆；
2、煤体松软。因为，由于前期开采活动的影响（如前期开采活动引起的矿压、爆破振动等），在接近老空区时，煤体与正常情况相比煤体一般比较破碎松软；
3、煤体颜色变暗无光泽。这是因为在老空水附近，煤体长期受到老空水的浸入，使煤体颜色变暗，失去光泽。
(三)工作面底板灰岩含水层突水预兆 1、工作面压力增大，底板鼓起；
2、工作面底板产生裂隙，并逐渐增大；
3、沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加。当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊，底板稳定时水色变清； 4、底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声或刺耳水声； 5、底板发生“底爆”，伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。 (四)松散孔隙含水层突水预兆
1、突水部位发潮、滴水且滴水现象逐渐增大，仔细观察发现水中含有少量细砂；
2、发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出；
3、顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。
以上预兆是典型的情况，在具体的突水事故过程中，并不一定全部表现出来，所以应该细心观察，认真分析、判断。
第四节 郑州矿区水害基本情况
由于各矿井型和开拓开采方式不同，采矿深度的差异，矿井涌水量大小悬殊，由143.4m3/h到llllm3/h，平均700m3/h左右。从矿井充水形式看，一般顶板水以滴水和淋水方式向矿井充水，呈明显季节性变化，最大水量可达300m3/h，一般在l0m3/h。底板水由若干涌突水点的水组成，各突水点水量变化很大，据初步统计，涌水量小于50m3/h的涌水点占总涌水点数的53.8％，50~100m3/h者占19％， 100~200m3/h者占11.3％，200~500m3/h者占11.3％，而大于500m3/h者只占4.7％，同一地下水迳流系统的各突水点间，程度不同的存在着水力联系，涌水点水量互为消长。
从1959年到2004年底，郑煤集团各矿淹井、局部淹井及水害致死事故21次，矿井最大一次突水淹井是1997年5月3日芦沟矿太原组灰岩及奥陶系灰岩突水，突水量最大达7680m3/h，稳定水量3440m3/h。其余较大突水淹井情况详见表2-1。
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表2-1 历次淹井事故汇总表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 矿名 东风矿 东风矿 王庄矿 王庄矿 梁沟矿 米村矿 芦沟矿 芦沟矿 戈湾井 裴沟矿 裴沟矿 芦沟矿 王庄矿 超化矿 告成矿 大平矿 裴沟矿 弋湾矿 裴沟矿 超化矿 突水 地点 标高 （m） 时间 1959.1 1960.11 1960.8.20 1964.1.24 1962.6.26 1972.1.21 1973.9.4 1974.11 1984.8.4 1992.6.17 1992.10.29 1997.5.3 1999.5.30 1999.6.18 2000.4.24 2000.5 2002.4.4 2002.8.9 2002.11.19 2004.4.11 突水量(m3/h) 平均 150 800 630 355 1400 100 800 780 700 3440 400 460 220 300 最大 4515 56000 900 756 7680 475 600 350 2600 600 1300 900 3000 破碎带 染匠沟断层 岩溶裂隙 五里店断层 岩溶裂隙 破碎带 油房沟断层 滑动构造 滑动构造 F14正断层 未封钻孔 采动裂隙 穿老空 L7-8 水源 L7—8 O2 L7—8 L7—8、O2 O2 备 注 全井淹 全井淹没 太平水仓 +112.6 19上山 西三平巷 三井东下山车道 东大巷 12021采面探水巷 东大巷A1石门 -110m东大巷西头 -110m东大巷东头 26下山 45081工作面 21下山 1307上付巷 14031轨道巷 32专回 1102上付巷 深部副井 21051上付巷 +200 +50 +51 +37.6 -15 -110 -110 -78 +90 +62 ±0 +107 +20 L7—8、O2 全井淹没 老空水 L5 洪水灌入 全井淹没 L1-3 L5 二1煤层 C2 二1煤层 二1煤层 L1-3、O2 东大巷淹没 L1-3、O2 东大巷淹没 L1-3、O2 全井淹没 O2 O2 L7—8 老空水 老空水 老空水 中央泵房被淹 淹采区 淹采区 淹井 死亡2人 死亡10人 淹井筒 12人被困井下获救 七3煤 老空水 老空水 14
21 超化矿 22081工作面 -150 2004.12 2400 4200 导水裂隙 二1煤层 O2 淹采区 综观21次典型水灾案例，有14次是二1煤底板C3灰岩水和O2灰岩水所致，另有6次为老窑水且出现2次死亡事故的水灾均为老空水所致，1次洪水灌入造成淹井。不难看出郑州矿区的水害主要来自C3、O2灰岩水。
经过统计分析，按突水水源分，郑州矿区已发生过的水害类型包括顶板裂隙水害、底板薄层灰岩水害、底板奥灰—寒灰水害、老窑水害和地表水害。根据突水通道分，已发生过的水害类型有破碎带水害、滑动构造水害、采动裂隙带水害、人为通道水害等。
二 矿区水害类型 1 顶板裂隙水害
煤层顶板基岩裂隙水，位于主采二1煤顶板以上，包括山西组、下石盒子组各段砂岩裂隙含水层，在构造破坏或回采放顶形成的导水裂隙带内，往往向矿井充水，由于不同区域各砂岩含水性的差异，顶板常以滴水或淋水方式向矿井充水，集中性向矿井充水多发生在“回采放顶”过程中老顶初次来压时，其淋水水量可达50~60m3／h，最大可达300m3/h。
2 底板薄层灰岩水害
二1煤底板岩溶裂隙水是矿区各矿井充水的主要水源，其充水量占矿井总涌水量的80~90％。集团公司所属矿井为了对太原组L7-8灰岩进行疏水降压，把主要巷道布置在L7-8灰岩之中，L7-8灰岩为矿井充水的直接水源。L7-8灰岩是矿区主要含水层，厚度为2.15~32.3m，一般厚8~10m，岩溶裂隙发育，含水较丰富，据不完全统计，集中性突水点约71处，单突水点水量50~630 m3/h，约占矿区总突水次数的60％左右，曾有四次淹井事故，水源来自L7-8 灰。
3 底板奥灰-寒灰水害
太原组下部的L1-5灰，岩溶裂隙也比较发育，含水性也较强，一般对矿井不直接充水，当井下遇构造或因L5到L7灰间隔水层变薄时，也能向矿井充水甚至造成淹井事故。
奥陶系灰岩含水层(简称奥灰)是煤系底部最重要的含水层，也是矿井充水的主要间接水源，一般情况下奥灰水是越流补给L7-8灰，间接向矿井充水，当有构造破坏，如正断层、滑动构造等，高压水就会沿构造薄弱带向矿井突水，其特点是水量大(最大达7680m3／h)、来势猛、水压高，如米村、东风、王沟(指原粱沟)、芦沟等矿井淹井事故，其水源就是来自奥灰含水层。
此外，奥灰下部的寒武系灰岩也富含岩溶裂隙水，在特定条件下可越流向上补给奥灰、L1-3灰，成为矿井充水的间接水源。
4 老空水害
新密煤田开发历史悠久，百年以上老窑址，特别是解放前的小煤窑沿煤层露头一带广泛分布，老窑一般采深40~50m，个别达140m，这些废弃井巷多已积水，老窑积水对采矿活动构成直接充水威胁。这种水源突水特点是当井巷误揭积水老空时，老空水会在短时间内大量涌入矿井，有时也会造成淹井事故，如1973年9月芦沟矿的淹井事故就是老空水所致。
5 封闭不良钻孔水害 地面水害
从以上所讲内容，郑州矿区水文地质有三大特点：1、三软不稳定煤层2、煤层底板薄层灰岩相间受地质构造裂隙加剧奥灰与石炭系各层灰岩的水力联系。3、局部特殊的滑动构造顶板水。
三 水害发生的原因
综合考虑较大的突水事故，归纳起来，发生水害的原因主要有以下几种： 1 水患意识不强
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