7.3防水煤柱留设

7.3防水煤柱留设
7.3防水煤柱留设

7.3防水煤柱留设

7.3.1断层防水煤柱留设

因本矿井3号煤层开采时断层、陷落柱是奥陶灰突水的重要通道。 因此,必须对导水断层留设防水煤柱,防水煤柱的留设方法可依据《煤矿防治水规定》附录三的公式计算,本矿区含水或导水断层防隔水煤柱的留设方案如下:

由于本井内没有发现较大的断层,因此,本报告只考虑小断层的煤柱留设情况。当断层落差小于隔水层厚度(取3号煤层的99.09m )时,含水或导水断层防隔水煤柱的留设参照经验公式计算: L=0.5KM P

3K P ≥20m (7-1) H a =S

T P +10,L= αsin a H ≥20m (7-2) 式中:L —防隔水层煤柱宽度,m ;

K —安全系数,一般取2~5;

M —煤层厚度或采高,m ;

P —煤层厚度或采高,m ;

Kp —煤的抗拉强度,Mpa ;

H a —导水裂隙带至含水层防水岩柱的厚度,m ;

α—断层倾角,(°)

经以上公式(7-1)和(7-2)计算,所得结果取较大值为留设的防水煤柱宽度。

今后如在地质勘探和采掘活动后,发现有新的断层,矿方应按

照以上计算方法自行计算断层防水煤柱的宽度;对落差小于5m的断层应在探明去其导水性后,再确定是否留设防水煤柱或采取注浆加固措施。

7.3.2陷落柱保护煤柱留设

目前本矿井内尚未发现陷落柱,但不排除存在隐伏陷落柱的可能。陷落柱是奥灰突水的主要通道,为防止陷落柱突水事故,确保矿井安全生产,对导水陷落柱必须留设防水煤柱。现分述如下:

①导水陷落柱

对于一些导水陷落柱,如果所处的位置对回采影响不大,可以只留设保护煤柱而不封堵。这类落陷柱突水隐患很大,留设防水煤柱时一定要考虑其特征,做到万无一失。

首先,必须查明有无与陷落柱连通的导水断层。如果存在断层,即使断层距很小,也会作为突水通道将陷落柱内的水导入矿井,从而导致断层突水事态扩大。即使没有人为干扰的情况,突水通道也会在高压水作用下发生冲刷或扩容,随时有增大涌水、发生灾害的可能。因此,必须圈定陷落柱的突水边界。陷落柱的边界不等于突水边界,因为陷落柱在坍塌过程中或坍塌后的重力作用下,在柱体周围的脆性煤、岩层中形成大量的张裂隙,这些裂隙将成为良好的突水通道。一些陷落柱甚至内部完全充水不导水,而断层小裂隙发育的陷落柱周边环带反而成为导水的主要通道。

因此,确定陷落柱的出水边界,必须考虑周边裂隙的发育带,将其划在突水边界内。突水边界确定以后,可将突水边界视为一个断层

面,参照《煤矿防治水规定》有关导水断层防水煤柱的留设方法比照计算。

计算陷落柱的防水煤岩柱用下面的公式: L=0.5KM P 3K P

(7-3)

式中,L —防隔水煤柱宽度,m ;

K —安全系数,一般取2~5;

M —煤层厚度或采高,m ;

P —水头压力,Mpa ;

Kp —煤的抗拉强度,Mpa ;

②不导水陷落柱

不导水陷落柱可分为两种类型,一种是陷落柱基底的灰岩不含水或含水不丰富,陷落柱无水可导;第二种是陷落柱局部挤压变形形成隔水层,从而使陷落柱无法导水。对于第一种类型的陷落柱,可以不留设防水煤柱。对于第二种,尤其是曾经有过陷落柱导水的矿区出现的不到水陷落柱,如果不留设防水煤柱而强行通过,在采动应力的作用下隔水层可能受到破坏而出现突水现象。

7.4掘进巷道防治水工作

武甲煤矿3号煤层为全井田带压开采。因此巷道掘进也为带压作业,对巷道掘进的防治水工作也应当加强。掘进过程中应严格按照《煤矿防治水规定》的要求执行,本着“有疑必探、先探后掘”的原则,做好超前物探和超前钻探工作。

(1)超前物探

在巷道掘进过程中,巷道前方如果发现或揭露断层,且断层导含水性存在一定的不确定性,断层确切位置可能与已有的资料不符,其突水存在不可预知性,所以必须进行掘进头超前探查工作。

带高压掘进应将超前探测作为日常防治水的重要内容,超前探的主要方法有:直流电法、瞬变电磁技术、地质雷达。

掘进头超前物探主要采用井下直流电法进行超前探,可探测80m,安全掘进50m。这一方法在煤巷中使用效果较好,因为煤为高阻介质,在有含水构造时介质的电阻差异很大,易于发现异常;而在砂、泥岩中使用效果不好,原因是砂、泥岩为低阻层,其内的含水构造电性差异小。主要用于超前探测矿井含水构造(包括陷落柱)、含水层、老空积水层。

瞬变电磁技术利用人工在发射线圈加以脉冲电流,产生一个瞬变的电磁场,可查明含水地质如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等。

地质雷达是通过特定仪器向地下发送脉冲形式的高频、甚高频电磁波,电磁波在介质中传播,当遇到存在电性差异的地下目标体,如空洞、分界面等时,电进波便发生反射,根据接收到的雷达波形、强度、双程时频等参数便可推断地下目标体的空间位置、结构、电性及几何形态,从而达到对地下隐蔽目标物的探测。这是一种非破坏性的探测技术,并具有较高的探测精度和分辨率。可超前探测30m范围内的断层、陷落柱、含水带等地质构造异体。

(2)掘进探放水工作

带压掘进过程中,在水文地质异常地段,如断裂富水带、向斜轴部富水区及老空水等,都要进行超前钻探。打探查孔或探放水,具体时间安排应根据掘进工作实际进度与现场需要来确定。探放方法要按照《煤矿安全规程》和《煤矿防水治水规定》进行。

井田总体为一向东倾斜的单斜构造,在此基础上发育次一级的背向斜褶曲构造,地层倾角2°-6°。断裂不发育,仅井田北部边缘发育一小型正断层(落差5-15m),掘进靠近断层时,必须进行探放水工作。

1)探放水钻孔布置应遵循下列规定:

①探放老空水、陷落柱水和钻孔水时,探放水钻孔成组布设,并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准,厚煤层内各钻孔的垂距不得超过1.5m;

②探放构造水和岩溶水等时,探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个;

③煤层内,原则上禁止探放水压高于1MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如确实需要的,可以先建筑防水闸墙,并在闸墙外向内探放水;

④上山探水时,一般进行双巷掘进,其中一条超前探水和汇水,另一条用来安全撤人。双巷间每隔30~50m掘1个联络巷,并设挡水墙;

⑤井下探放水应当使用专用的探放水钻机,严禁使用煤电钻探放水。

⑥钻机安装、孔径、超前距离和止水套管长度必须满足《煤矿防治水规定》第九十六条至第九十九条的规定。

2)探水钻孔的布置

布置原则:

①“有掘必探”,不可盲目自信造成漏探;

②“先探后掘”,保证掘进安全掘进;

③“经济有效”,在满足上述勘探原则的基础上,提高工程进度,减少探水工作量。

超前距、允许掘进距离、帮距和钻孔间距的确定:

①超前距

探放老空水的过程中,一般情况下从探放水线起钻,超前探查孔一次性揭露老空水的情况很少,根据以往经验,探查老空水试探水—掘进—探水循环进行的过程;而钻探的终孔位置应该始终保持超前掘进头一段安全距离,该距离称为超前距。超前距的选择与煤层厚度、老空水压力以及煤层强度有关,根据各地探放老空水经验,结合本矿实际情况探放老空水的工程应该保持30m以上的超前距。

②允许掘进距离

经探水后,证实无水害威胁,可以安全掘进的长度称为允许掘进距离,允许掘进距离主要决定于探水范围(即探水孔终孔位置)和超前距。

③帮距

为使巷道两帮与可能存在的老空积水间保持一定的安全距离,即

扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道侧帮之间的距离。帮距的取值一般情况下与超前距相同。

④钻孔间距

指允许掘进距离的终点横剖面上,探水孔之间的距离。一般情况下该值不得超过3m,以防漏掉老空巷道。

钻孔布置方式见图7-5。

图7-5 探水钻孔超前距、帮距、密度和允许掘进距离示意图

在探放的过程中,涌出的地下水需作水质分析、环境同位素测试,以确定来水水源。如果涌水水量达到200m3,则需要配合水文地质观测,观测方法可参照多孔放水试验的观测方法。进一步了解水文地质参数,做到“物探、水质与同位素分析、水文地质观测”同步进行。

(3)超前注浆封堵

经物探和钻探查明存在构造(如断层、陷落柱)且富水性较好,

通过探放水仍无法通过时,应采取超前注浆对其进行封堵,待形成帷幕且钻探验证安全后再进行掘进。超前注浆工程必须有专门的工程设计方案。包括注浆层位、注浆孔的布置、注浆方法、注浆系统和注浆工艺等。

7.5工作面防治水工程

7.5.1工作面布置及要求

开采技术是预防水害实现安全采煤的措施之一,大量开采实践和研究结果表明,煤层底板破坏与工作面的规模,开采顺序有一定的关系。根据采动矿山压力对底板突水试验与研究,针对预防煤矿水害的开采技术有下列几方面:

(1)控制工作面规模:对于当保护层薄强度不够或构造裂隙发育时,可采用大面改小面,适当缩短工作面斜长以减少破坏深度,降低矿井突水的风险。据初步设计资料工作面长度定为150m。一般情况下,在无构造地段,工作面回采时在正常地段不会受底板奥灰水的威胁。因此,将3号煤层的工作面倾斜长度定为150m是合理的,但是根据三维地震勘探资料,采区可能存在隐伏的断层和陷落柱,今后矿方在布置工作面时,长度应尽量小于150m,以减小矿井突水风险。

(2)调整工作面布置:工作面布置应尽量避免在断层带附近和其平行,以降低因矿压作用引起的采面周边剪切带与断层断裂带叠加可能造成工作面突水的概率。

(3)顶板控制:当顶板坚硬不易冒落面形成悬顶跨距过大时,则应人工放顶,减少悬顶面积,降低初次来压强度,应根据相似矿井长

期的开采实践和现场测定结果制定相应的控制措施,控制初次来压步距小于10~15m,最好不大于20m。

(4)协调开采顺序:如采区接替分层开采,因采取间歇式开采,避免矿压集中作用和底板在非稳定情况下叠加破坏,一般间歇时间至少保持3~6个月。

(5)底板薄弱带预注浆加固:对有原始导高大的区域、断裂带异常导水带、导水陷落柱等应预先进行注浆封堵加固,增加隔水层阻抗强度,防治底板突水。

此外,应加强分区隔离,一旦发生较大的奥灰突水,把灾害控制到最小。

7.5.2综合物探

(1)物探方法选择

①探测目的:3号煤及底板隔水层构造;采掘前方及底板富水区段;奥灰水原始导高。

②物探方法的特征:对构造敏感;对富水区段敏感;针对性、有效性、可靠性。

③原则:以井下物探为主,地面物探为辅;一种物探方法为主,其它物探为辅,尽量消减物探解译多解性的不足;适合采区地质、水文地质条件特征。

(2)物探方法

图7-6 物探方法及作用

井田尚无覆盖全井田物探资料,采掘过程中要加强井下物探工作,带压开采工作面的探测工作应在危险地段如断层、陷落柱水文异常区等地段加强井下超前探测。常用有效的物探方法有:(1)瞬变电磁侧向探测;(2)无线电波坑道透视等。

7.5.3井下探放水工程

工作面探放水工程应在下列情况下进行:

①巷道接近落差较大的断层时;

②接近勘探阶段遗留的钻孔时;

③接近岩溶落陷柱时;

④接近其他富水区时;

利用综合物探手段对导水构造的具体位置、形态进行更为准确的探测和导水评价可少的工作,由于物探具有多解性的特点,钻探验证不可缺少。各工作面应根据实际情况编制物探异常区超前钻探设计,钻探的设计内容应包括:钻孔布设方案,钻孔类型、结构、钻孔参数、终孔层位,钻探施工、下套管、套管耐压试验、施工机械,施工技术要求。

探放岩溶陷落柱水和旧勘探空水时,探放水孔应成组布置,在巷道前方水平面或垂直呈扇形布置。探放断层水时,钻孔应沿掘进前方和下方布置。井下探放水工程必须特别重视安全问题。在水压大于1MPa的地点探水时,要预先固结套管并在管口安装闸阀及防止钻具突然被水顶出的措施。钻孔放水前,应估算积水量,做好排水准备,做好放水量、水压、水质情况的记录工作。

根据本井田的情况,对断层探水后,如果水比较大,以留设煤柱为宜;对岩溶陷落柱,应探明其导水性后再采取相应的措施,若陷落柱面积较大则应以留设防水煤柱为主要措施。

7.6强排水系统

由于本矿井的奥灰水水压大,水量较丰富,首采区局部三维地质成果分析存在断层与陷落柱,在局部底板薄弱带或构造发育带发生突水的可能性较大。所以,应在正常排水系统的基础上另外安设具有独立供电且排水能力不小于最大涌水量的强排系统。

1)强排水系统选择条件

1.根据《煤矿防治水规定》第58条规定:矿井井下排水设备应

当符合矿井排水的要求。除正在检修的水泵外,应当有工作水泵和备用水泵。工作水泵的能力,应当能在20h内排出矿井24h的正常涌水量(包括充填水及其他用水)。备用水泵的能力应当不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力,应当能在20h内排出矿井24h 的最大涌水量。检修水泵的能力,应当不小于工作水泵能力的25%。

水文地质条件复杂或者极复杂的矿井,除符合本条第一款规定外,可以在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置,或者增加相应的排水能力。

水管应当有一定的备用量。工作水管的能力,应当能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力,应当能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

配电设备的能力应当与工作、备用和检修水泵的能力相匹配,并能保证全部水泵同时运转。

有突水淹井危险的矿井,可以另行增建抗灾强排水系统。

2.根据《煤矿防治水规定》第66、67条规定:水文地质条件复杂、极复杂的矿井,应当在井底车场周围设置防水闸门,或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。

在矿井有突水危险的采掘区域,应当在其附近设置防水闸门。不具备建筑防水闸门的隔离条件的,可以不建筑防水闸门,但应当制定严格的其他防治水措施,并经煤矿企业主要负责人审批同意。

3.矿井透水事故是危害最大、影响时间最长的事故。国家有关

部门极为重视矿山水灾的防治,对用水量大的矿井或含水层以下开采的矿井要求配备强排水系统,做到预防为主,即使发生透水事故,也有足够的时间撤退人员,撤退关键设备,从而减少经济损失。

强拍泵的优点:(1)不怕水淹,电机为潜水型电机,不用担心散热和漏水。(2)安装简单,对安装条件要求低。(3)立、卧、斜式运行均可。(4)扬程高,排量大。(5)轴向力为零。(6)装强拍泵过水流部件均为铜合金或不锈钢,无论在水里放多长时间,水泵都不会发生锈。(7)运行安全可靠、性能稳定。(8)泵房占用面积小。其强排水系统缺点:(1)管路较长,压力损失较多,排水效率不高。(2)安装管路时间较长,要求井筒倾角变化不大。(3)轨道的直线度要求较高。

2)强排水系统设备

选用2台KQ500-450/9-1000-GS型潜水泵,1台工作,1台备用。该型水泵额定流量为500m3/h,扬程为450m,配用电机功率为1000kW,6kV,能够满足矿井突水时排水能力。

排水管道选用Φ219×6型无缝钢管2趟,沿中央轨道运输大巷、进风巷、进风井井筒敷设至地面泄洪沟.

3)强排泵的安装方案

1.主、备强排泵安装地点的选择及运行方式

根据井下煤层赋存条件,地质构造,涌水量和含积水量,主、备用强排泵的安装地点选择在中央轨道运输大巷最低处。主、备强排泵均采用轨道运行方式,具备适用、移动快、易检修、易拆除等条件。

2.主、备强排泵安装及调试

安装前,布置临时设施。首先在斜巷的坡头处,选择合适位置凿梁窝,安装承重梁用混凝土灌注,安装固定慢速绞车,安装合适的滑轮组和钢丝绳,待临时设施布置完后,强排水泵的安装按下程序进行。

A、将回柱绞车固定好,两戗两锚必须结实牢固。

B、用JSDB-6型回柱绞车、手拉葫芦、推溜器将强拍泵按顺序对接好,并紧固。

C、强排泵沿轨道平稳放入中央轨道运输大巷最低处,且把配套的管路连接上,并紧固好。

D、工作人员在调试期间,发现有声音异常,温度过高等不正常时及时调整,故障处理后方可运行。

3.注意事项

A、安装前,提前进行水仓铺道和硬化工作,在水仓底轨道处变坡点做阻车器。

B、运输设备和管件必须标清楚方向,以免到井下后调头。

C、回柱绞车的地锚一定要固定牢靠。

4)强排水管铺设路线

强排水管路敷设方案:排水管路安装时沿中央轨道运输大巷、进风巷、进风井井筒,采用U型卡箍和160mm槽钢链接固定在高1米处的帮壁上。强排管路每200米安装一个调节闸阀,一为了强排泵便于空载启动,二为了保护强排泵。

5)供电方案

2回10kV电源引自风井变电所10kV不同母线段,电缆型号为MYJV42-6/6kV,3×95mm2型交联聚乙烯粗钢丝铠装电缆,沿钻孔下井,引至采区水泵房,向抢险排水泵供电,控制开关设在10kV风井变电所内。

8带压开采的技术装备

为了满足带压开采防治水工作的需求,应建立煤矿带压开采防治水安全保障系统。主要包括:1)矿井排水能力;2)钻探及注浆设备手段;3)综合物探;4)水情水害监测系统;5)水害监测预警系统;6)矿井突水水源快速判别系统;7)水文地质信息管理系统等。

8.1矿井排水能力

煤矿排水系统应当满足正常矿井涌水量和奥灰水疏放条件下的排水能力。排水系统包括:矿井排水系统和工作面掘进过程中的临时排水系统。

1)现主排水设备及设施

矿井地面和井下其他工程均为未动工建设。根据地质报告资料,目前井筒内临时用型号为D46-30×8和D46-30×7水泵向地面排水。

矿井排水设备选用MD280-65×7型水泵3台,其额定流量Qn=185~335m3/h,He=476~434m。水泵1台工作,1台备用,1台检修。以YB630S-4型隔爆型三相异步电动机驱动,功率为630kW,电压10kW,排水管沿泵房、管子道、副斜井敷设2趟Φ273×8无缝钢管至地面矿井水调节沉淀池,正常排水时,一趟工作,排水管路长约1250m.

2)现井筒排水设备及设施

井筒工作面积水通过临时水泵由200mm管道排往地面。

表8-1 井筒排水系统资料汇总表

上述初步设计的煤矿排水系统及装备规模合理,有一定的抗灾能力,但尚有部分设备没有,需要矿方按照设计的要求安设排水设备。掘进过程中应优先施工排水系统,要按照设计的要求安设排水设备。

8.2 钻探、注浆能力

(1)钻探能力

钻探是防探水工作最重要的手段之一,钻探设备、施工队伍是确保防治水工作顺利进行的前提。为了使防治水工作与掘进工作能更好的衔接,提高探放水效率,在实际生产过程中应根据生产需要配置一定数量的功率大、钻探能力强、操作方便的专用探放水钻机。本矿井最大水压力为4.84MPa,根据《煤矿防治水规定》的要求,钻机的超前水平距要大于25m,止水套管的长度要大于20m。

高素质的防探水施工队伍是确保防治水工程顺利实施的可靠保障,为此须设专职的井下钻探队伍,同时为满足工作管理及技术管理的需要,应逐步将钻机队设为独立区队。应配备能满足不少于同时开2台钻机的熟练钻机操作人员,按照专业化、正规化要求,抓好钻机

队伍建设,满足防探水工作的需要,由总工程师负责钻探队伍的管理。为提高钻探工作质量,要从钻探设计、钻探施工到原始资料、钻探成果资料的验收及,均要制定完善的管理制度。

(2)注浆能力

注浆工程应成为日常防治水主要工作重要组成部分,需要在生产过程中建立完善的注浆系统,矿方可自己组件注浆队伍或聘用有相应资质能力的注浆队伍,以保证正常工作需要。

8.3水位遥测、水情水害监测控制系统

随着传感器技术和数据通讯技术的发展,精度更高、实时性更强、运行可靠、自动化程度更高,能够连续观测地下水位、水压、涌水量的观测系统。水位遥测、水情水害监测系统应用遥感、通信、计算机及水文等技术,自动完成对地下水位的采集、传输,并对地下水位进行实时监控。该系统的建立可以对井田内各含水层水、突水点水、矿井涌水量、采区涌水量等进行全方位的动态监测。对地下水位和矿井涌水量的变化趋势做出预测,能够提供直观、准确、及时的水位和涌水量信息,为矿井防治水的正确决策提供科学依据。

建议煤矿在今后的开采过程中逐步建立和完善系统。

水位遥测、水情水害监测系统规划如下:

(1)目的与任务

对各主要含水层水、突水点涌水量、矿井涌水量、采区涌水量等进行“三量”(水压、水量、水温)自动动态监测,为矿井防治水工作提供技术依据和基础资料。

(2)监测位置

地表和井下

(3)监测工作内容、技术方法和施工顺序

①建立矿井水位遥测、水情水害监测系统;

②将水文地质观测网络各观测孔纳入井上下水情监测系统进行水量监测;

③对需要长期疏放的突水点纳入井上下水情监测系统进行水量监测。

需要指出的是出于经济有效的考虑,应该合理节省工程量,优先考虑将现有钻孔改造成监测孔;优先考虑将监测孔在井下施工;可以保留一部分补充勘探钻孔兼做监测钻孔使用;将监测工程和其他试验工程有机结合。

8.4矿井水文地质信息管理系统

矿井水文地质信息量非常大且复杂,对这些资料进行高效的管理和分析,对指导矿井生产和矿井灾害的防治具有十分重要的意义。

矿井水文地质信息管理系统的主要功能是水文地质原始资料的输入、基本水文地质资料的查询、相关水文地质资料的可视化分析以及水文地质资料的输出,核心任务是:对矿井水文地质信息资料的管理实现科学化、系统化、规范化,从而使矿井的防治水工作由被动变为主动,生产将更加安全高效,为生产单位和管理部门对矿井水文资料的更新查询、检索及分析使用提供一条更加快捷有效的途径。其功能结构如图8-1所示。

图8-1 矿井水文地质信息管理系统功能结构图

矿井水文地质信息管理的主要功能有:

①数据库的初始化,系统自动生成包括如下输入资料的钻孔原始数据库、矿井涌水资料数据库、水文观测孔观测资料数据库、矿井突水资料数据库、矿井抽水资料数据库、井下水文钻孔资料数据库、水源井资料数据库、水质分析资料数据库、历年降水量资料数据库等数据库的结构和框架。

②水文方面原始信息的输入、编辑查询和分析,包括输入突水点数据资料、地表水体数据、测水站观测数据、水质成果数据、水害隐患数据、工作面水情情况数据、水源地使用情况调查台账数据等。

③气象方面原始信息的输入、编辑、查询和分析。

④钻孔方面原始信息的输入、编辑、查询和分析,主要有:钻孔基本资料数据、钻孔综合确定成果数据、漏水钻孔资料数据、钻孔封闭质量数据、钻孔水位动态观测数据、钻孔启封资料数据。

⑤抽水方面原始信息的输入、编辑、查询和分析,主要有检查孔抽水试验成果数据、水源井抽水试验数据以及抽水井试验数据。

⑥地质方面信息的输入、编辑、查询和分析,主要有断层水害数据、采掘矜持与煤厚数据。

⑦矿井方面信息的输入、编辑、查询和分析,主要有矿井隔离设施情况数据、矿井排水能力数据、矿井边界隔离情况数据、矿井年度涌水量数据、矿区年度涌水量数据。

⑧矿区历史开采资料的输入、编辑、查询和分析,组合要有老窑、老空水情况数据。

⑨防治方面信息的输入、编辑、查询和分析,主要有防治水工程年度计划数据和防治水工程月计划数据。

⑩输出成Word表格或Excel表格,实现数据库中所有数据资料向Word表格或Excel表格的转换。

水文地质信息管理系统能够对煤矿的水文地质资料进行高效的管理和分析,能及时指导矿井生产和矿井灾害的防治,对煤矿水害的防治具有十分重要的意义。

8.5其他配套措施

(1)制定水害应急救援措施

煤矿灾害事故的应急救援是煤矿安全工作的重要组成部分,应急救援的总目标时通过预先设计的应急措施,利用一切可以利用的力量,在灾害事故发生后迅速控制其发展,并努力使灾害损失降低至最小。为保证煤矿的安全生产、保障矿山应急救援工作的及时有效,必须建立一套完整的灾害应急救援系统,提高矿井抗灾救灾的能力,也是处理矿井特别重大事故的关键。

防水煤柱的留设

防水煤柱留设设计说明兴仁县兴顺煤矿

防水煤柱留设设计说明 按照新颁布实施的《煤矿防治水规定》,结合本矿实际情况,防隔水煤(岩)柱的留设按下列进行。 相邻矿边界防隔水煤(岩)柱的留设 1.可采用垂直法留设,但总宽度不得小于40m。本矿内边界煤柱留设为20米。 2.应根据煤层赋存条件、地质构造、静水压力、开采上覆岩层移动角、导水裂缝带高度等因素确定。 1)多煤层开采,当上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后的导水裂缝带高度时,下层煤的边界防隔水煤(岩)柱,应根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算(下图a)。 2)当上、下两层煤之间的垂距大于下煤层开采后的导水裂缝带高度时,上、下煤层的防隔水煤(岩)柱,可分别留设(下图b)。 多煤层地区边界防隔水煤(岩)柱留设图 H L—导水裂缝带上限;H1、H2、H3—各煤层底板以上的静水位 高度; γ—上山岩层移动角;β—下山岩层移动角;L1y、L2y—导水裂缝带上限岩柱宽度;L1—上层煤防水煤柱宽度; L2、L3—下层煤防水煤柱宽度

导水裂缝带上限岩柱宽度Ly 的计算,可采用以下公式: Ly= 10H L -H ×s T 1 ≥20m 式中: T s ——水压与岩柱宽度的比值,可取1。 断层带防水煤柱宽度的计算与留设 按《矿井水文地质规程》,在煤层位于含水层上方,断层又导水的情况下,防隔水煤柱的留设原则,主要应考虑两个方向上的压力。一是煤层底部隔水层能否抗住下部含水层水的压力;二是断层水在顺煤层方向上的压力。当考虑底部压力时,应使煤层底板到断层面之间的最小距离(垂距),大于安全煤柱的高度(H 安)的计算值,并不得 小于20m 。 计算公式为: 10+=Ts P H 安 αsin 安 H L =≮20m 式中:α—断层倾角(°); L —防隔水煤柱宽度(m ); P —静水压力(MPa ); Ts —突水系数(MPa/m )。 对于计算值小于20m 者,按20m 进行了留设;大于20m 者按实际

煤柱留设说明

xxx采面保安煤柱留设说明 一、xxx采面位置 xxx综采工作面位于一采区西翼,北部为5919采面未开拓区域;南部为5915采空区,东部为采区边界保护煤柱。xxx采面走向长度(运巷):675m;倾向长度185m;煤层平均厚度2.8m。 二、xxx采面回采现状 xxx综采工作面相对应地面位置为四面山,地面均为荒山土坡,无大型建筑及水体,但有部分矿区公路、杨家沟部分河沟及少数居民将会受xxx采面回采的影响。现xxx运巷剩余可采长度77m,xxx风巷剩余可采长度118m,累计剩余可采煤量7.9万吨。 三、xxx采面保护煤柱留设依据 根据《煤矿安全规程》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,结合xxx采面的实际生产情况,采面地表矿区公路、河沟及居民房屋呈条带状分布,现根据《采矿工程设计手册上册》第七章保护煤柱留设设计第二节保护煤柱的留设方法来对xxx采面的保护煤柱进行留设,针对xxx采面本矿采用垂直剖面法留设保护煤柱,被保护对象的等级及围护带宽度的选择取定见下表:

不易确定者,可组织专门论证,并报省、直辖市、自治区煤炭主管部门审定。 垂直剖面法计算示意图:

如图可知: L--为需要留设保护建筑的总长度 L1--为建筑物的围护带宽度 L2--为表土层需要留设的宽度 L3--为基岩层需要留设的宽度 a--为表土层的移动角 a1--为基岩层的移动角 H--为表土层至基岩层的垂高 H1--为基岩层至煤层的垂高 则有:L=L1+L2+L3 =L1+H*cota+H1*cota1 结合xxx采面的实际回采情况及煤层赋存条件,xxx采面煤层沿煤层走向布置,煤层倾角变化不大,属于近水平煤层。相对地面建筑物为砖木、砖混结构平房或变形缝区段小于20m的两层楼房,属于矿区建筑物保护等级Ⅲ类,围护带取10m。 根据贵州煤安工程技术咨询服务有限公司提供的《龙凤煤矿扩建初步设计(变更)》说明书第四章第三节内容可知,表土段移动角取45°,走向移动角取70°。 由采掘工程平面图及井上下对照图可算出,xxx运巷河沟处距井下C9煤层的垂深为119m,其表土层取3m,基岩层有116米,xxx风巷河沟处距C9煤层的垂深为93m,其表土层取3m,基岩层有90m。 根据上述公式可得: xxx运巷需留设的保护煤柱为:L=L1+H*cota+H1*cota1 =10m+3m*cot45°+119m*cot70° =10m+3m+44m =57m

7.3防水煤柱留设

7.3防水煤柱留设 7.3.1断层防水煤柱留设 因本矿井3号煤层开采时断层、陷落柱是奥陶灰突水的重要通道。 因此,必须对导水断层留设防水煤柱,防水煤柱的留设方法可依据《煤矿防治水规定》附录三的公式计算,本矿区含水或导水断层防隔水煤柱的留设方案如下: 由于本井内没有发现较大的断层,因此,本报告只考虑小断层的煤柱留设情况。当断层落差小于隔水层厚度(取3号煤层的99.09m )时,含水或导水断层防隔水煤柱的留设参照经验公式计算: L=0.5KM P 3K P ≥20m (7-1) H a =S T P +10,L= αsin a H ≥20m (7-2) 式中:L —防隔水层煤柱宽度,m ; K —安全系数,一般取2~5; M —煤层厚度或采高,m ; P —煤层厚度或采高,m ; Kp —煤的抗拉强度,Mpa ; H a —导水裂隙带至含水层防水岩柱的厚度,m ; α—断层倾角,(°) 经以上公式(7-1)和(7-2)计算,所得结果取较大值为留设 的防水煤柱宽度。 今后如在地质勘探和采掘活动后,发现有新的断层,矿方应按

照以上计算方法自行计算断层防水煤柱的宽度;对落差小于5m的断层应在探明去其导水性后,再确定是否留设防水煤柱或采取注浆加固措施。 7.3.2陷落柱保护煤柱留设 目前本矿井内尚未发现陷落柱,但不排除存在隐伏陷落柱的可能。陷落柱是奥灰突水的主要通道,为防止陷落柱突水事故,确保矿井安全生产,对导水陷落柱必须留设防水煤柱。现分述如下: ①导水陷落柱 对于一些导水陷落柱,如果所处的位置对回采影响不大,可以只留设保护煤柱而不封堵。这类落陷柱突水隐患很大,留设防水煤柱时一定要考虑其特征,做到万无一失。 首先,必须查明有无与陷落柱连通的导水断层。如果存在断层,即使断层距很小,也会作为突水通道将陷落柱内的水导入矿井,从而导致断层突水事态扩大。即使没有人为干扰的情况,突水通道也会在高压水作用下发生冲刷或扩容,随时有增大涌水、发生灾害的可能。因此,必须圈定陷落柱的突水边界。陷落柱的边界不等于突水边界,因为陷落柱在坍塌过程中或坍塌后的重力作用下,在柱体周围的脆性煤、岩层中形成大量的张裂隙,这些裂隙将成为良好的突水通道。一些陷落柱甚至内部完全充水不导水,而断层小裂隙发育的陷落柱周边环带反而成为导水的主要通道。 因此,确定陷落柱的出水边界,必须考虑周边裂隙的发育带,将其划在突水边界内。突水边界确定以后,可将突水边界视为一个断层

综放开采防水煤岩柱保护层的_有效隔水厚度_留设方法_许延春

第30卷第3期煤炭学报V o.l30N o.3 2005年6月J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETY June2005文章编号:0253-9993(2005)03-0305-04 综放开采防水煤岩柱保护层的 /有效隔水厚度0留设方法 许延春 (天地科技股份有限公司开采所事业部,北京100013) 摘要:提出了/有效隔水厚度0的概念和保护层内隔水岩层折算有效隔水厚度的方法,建议了水体下综放开采时保护层的/有效隔水厚度0留设标准和评价方法. 关键词:综放开采;防水煤柱;保护层;有效隔水厚度 中图分类号:TD823149文献标识码:A D esign m ethods of the effective water-resisti ng thickness for the protective sea m of the water barrier i n full y-cavi ng m echanized coalm i ning XU Yan-chun (C oalM ining De part men t,T i andi S cience&Tec hn ology Co.L t d,B eijing100013,Ch i na) Abst ract:A concepti o n o f ffecti v e w ater-resisting thickness(E W T)and the converti n g m ethod fro m w ater-resisting layer th ickness to E WT in t h e protective sea m w ere presented.In additi o n,suggested the design i n g standar d and t h e eva l u ating m ethod of the protective sea m by E W T in the fully-cav i n g m echan ized coalm i n i n g. K ey w ords:f u ll y-cav i n g m echanized coa lm i n i n g;w ater barrier;protecti v e sea m;effecti v e w ater-resisti n g th ic k-ness 到目前为止,对于水体下综放开采防水安全煤岩柱的保护层厚度的留设尚没有明确的规定.如果参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(以下简称/三下采煤规程0)关于普采或综采分层开采条件下的规定进行留设与评价有时不尽合理.为此,本文提出了/有效隔水厚度0的概念以及保护层的/有效隔水厚度0留设、评价方法. 1防水安全煤柱保护层的留设方法 111防水安全煤岩柱的设计与留设[1] /三下采煤规程0留设防水安全煤岩柱的目的是不允许导水断裂带波及水体(图1),即H sh\H li+ H b,其中H sh为防水煤柱垂高,m;H li为导水断裂带高度,m;H b为保护层厚度,m. 112普采与分层综采保护层厚度的选取 对于缓倾斜和中倾斜煤层,/三下采煤规程0规定,防水安全煤岩柱的保护层厚度可根据有无松散层以及底部黏性土层厚度等情况按表1中的数值选取.例如,兖州某工作面为中硬覆岩类型,煤层平均厚度 收稿日期:2004-06-07 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50274042) 作者简介:许延春(1964-),男,河北乐亭人,博士,研究员.Te:l010-********.E-m ai:l yan chun_xu@to m1co m

保护煤柱留设标准

井田边界煤柱:30m;? 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m;? 井田浅部防水煤柱:斜长为50m;?断层煤柱:每侧各为20m;? 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定;?斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m;?煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上?方留斜长为20m的煤柱? 采区边界煤柱:20m;? 采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m;?区段煤柱:斜长10m; 矿井煤柱留设? 煤矿开采中,确定合理的煤柱尺寸,其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常,煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时,煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质,并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。? 目前,尚无计算煤柱尺寸的可靠方法,主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱:30m;? 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留30m;?井田浅部防水煤柱:斜长为50m;? 断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况,落差很大的断层,断层一侧的煤柱宽度不小于30m;落差较大的断层,断层一的煤柱宽度一般为10~15m;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。? 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定;?斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m;? 煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上方留斜长为20m的煤柱? 采区边界煤柱:采区边界煤柱的作用是:将两个相邻采区隔开,防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风,影响正在生产的采区风量。一般取10m;? 采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m;? 区段煤柱:斜长10m;? 1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m;对厚煤层为20~30m。工作面停采线至上(下)山的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为20m;对于厚煤层约为30~40m。? 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为8~15m。对于厚煤层约为30m。?

数值模拟方法确定防水煤柱的合理留设

数值模拟方法确定防水煤柱的合理留设 当煤层开采靠近断层时,因煤层采动将造成地应力重新分布,断层带作为一个弱面可能发生断层活化。文章借助数值模拟来确定开采条件下的断层活化及防水煤柱的合理留设。本次数值模拟分析采用RFPA软件,即真实破裂过程分析(Realistic Failure Process Analysis)(简称:RFPA)。通过所建模型的计算与分析,展现了煤层开采时煤层周围岩石力学性质的变化及对断层的影响,确定了防水煤柱的合理尺寸。 标签:断层活化;数值模拟;防水煤柱;RFPA Abstract:When coal seams are close to faults,the stress distribution will be re distributed due to mining,and the faults will be activated as a weak surface. In this paper,numerical simulation is used to determine the activation of faults and the reasonable size of coal pillars under mining conditions.This numerical simulation uses RFPA,that is Realistic Failure Process Analysis. Through the calculation and analysis of the model,it shows the changes of rock mechanical properties around the coal seam and the influence to the fault during coal seam mining,and determines the reasonable size of the waterproof coal pillar. Keywords:fault activation;numerical simulation;waterproof coal pillar;RFPA 当煤层开采接近断层时,地应力将重新分布,而断层作为一个软弱面,可能发生活动,即为断层活化。开采条件下的断层活化及防水煤柱的合理留设可借助数值模拟来确定。 本次数值模拟分析采用RFPA软件,即真实破裂过程分析(Realistic Failure Process Analysis)(简称:RFPA),RFPA软件是基于真实破裂过程分析方法研发的一个能够模拟材料渐进破坏的数值试验工具。 1 RFPA程序流程 RFPA程序的工作流程主要由实体建模与网格划分、应力计算及基元相变分析三部分完成,在RFPA系统运行过程中,对每一步应力、应变的计算均采用全量加载,计算步之间相互独立。 2 數值模拟过程及成果分析 2.1 建模 (1)数值模拟模型

保护煤柱留设标准

井田边界煤柱:30m; 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m; 井田浅部防水煤柱:斜长为50m;断层煤柱:每侧各为20m; 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定;斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m;煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上方留斜长为20m 的煤柱 采区边界煤柱:20m; 采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m;区段煤柱:斜长10m; 矿井煤柱留设 煤矿开采中,确定合理的煤柱尺寸,其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常,煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时,煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质,并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前,尚无计算煤柱尺寸的可靠方法,主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱:30m; 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留30m;井田浅部防水煤柱:斜长为50m; 断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况,落差很大的断层,断层一侧的煤柱宽度不小于30m ;落差较大的断层,断层一的煤柱宽度一般为10~15m ;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定;斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m; 煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱:采区边界煤柱的作用是:将两个相邻采区隔开,防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风,影响正在生产的采区风量。一般取10m;采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m; 区段煤柱:斜长10m; 1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m; 对厚煤层为20?30m。工作面停采线至上(下)山的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为20m;对于厚煤层约为30?40m 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为8?15m 对于厚煤层约为30m

1114工作面防水煤柱留设设计

1114工作面防水煤柱留设设计 编制单位:生产科地质组 编制日期:2012年03月20日

会审意见 会审单位及人员签字 生产科(地测):年月日生产科:年月日安检科:年月日机电科:年月日调度室:年月日副总工程师(地测):年月日总工程师:年月日

一、存在主要问题 二、落实意见

1114工作面防水煤柱留设设计 本矿井1114工作面位于I 采区轨道上山西翼方向,相邻矿井是梁洼煤矿已结束多年的采空区,其内储存大量老空水。XXXX 井田与XXXXX 井田均采同一煤层(二1煤),分界线为人为边界,且XXXX 位于浅部,XXXX 井田位于深部。根据调查,该采空区上限标高+400m ,下限标高+260m ,为保证1114工作面安全回采,根据煤矿防治所规定,1114工作面防隔水煤柱按人为边界及水淹区或老空积水区下采掘两种情况进行计算,具体如下: 一、按照相邻矿井人为边界防隔水煤柱的留设: 1、导水裂缝带上限岩柱宽度Ly 的计算:(煤矿防治水规定附录三第八条) l y H-H 1 L 20m 10Ts = ?≥ L y :为所求的导水裂缝带上限岩柱宽度,m; H :为煤层底板以上的静水位高度,根据采空区上限标高+400,下限标高+260,计算出静水位高度为140,m ; H l :导水裂缝带最大值,m ; (1)按照坚硬岩层的计算:(地质测量规程矿井水文地质规程导水裂缝带最大值坚硬岩层计算公式) l 100m H = 11.22.4n+2.1 + n :为多煤层开采层数,本矿井是单煤层开采,取值为1; m :为煤层厚度,本矿井煤层厚度为5,m ; l 100m H = 11.22.4n+2.1 +

完整word版各类防隔水煤岩柱的尺寸要求计算

各类防隔水煤(岩)柱的尺寸要求 一、煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设 煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设,按下列公式计算: 1.煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时: H=H+H (3-1) bkf2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时(图3-1): H=H+H (3-2) bLf式中H—防隔水煤(岩)柱高度,m;f H—采后垮落带高度,m;k H—导水裂缝带最大高度,m;L H—保护层厚度,m;bα—煤层倾角,(°)。 根据式(3-1)、式(3-2)计算的值,不得小于20m。式中H、H的计算,参照Lk《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的相关规定。 图3-1煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤(岩)柱留设图 二、含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的留设 含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的留设(图3-2)可参照下列经验公式计算: 3P≥20m L=0.5KM K P);m式中:L—煤柱留设的宽度(;5K—安全系数(一般取2~);M—煤层厚度或采高(m)P—水头压力(MPa);

K—煤的抗拉强度(MPa)。P 图3-2含水或导水断层防隔水煤(岩)柱留设图 三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤(岩)柱的留设 煤层与强含水层或导水断层接触,并局部被覆盖时(图3-3),防隔水煤(岩)柱的留设要求如下: 图3-3煤层与富水性强的含水层或导水断层接触时防隔水煤(岩)柱留设图1.当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时,防隔水煤(岩)柱可按图3-3a、图3-3b留设。其计算公式为: L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ(3-3) 3-3c柱按图(岩)防隔水煤最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时,2. 留设。其计算公式为: L=L1+L2+L3=Ha(sinδ-cosδcotθ)+(Hacosδ+M)(cotθ+cotδ)≥20m(3-4) 式中L—防隔水煤(岩)柱宽度,m; L1,L2,L3—防隔水煤(岩)柱各分段宽度,m;

石梯子西沟煤矿防水煤岩柱留设分析

石梯子西沟煤矿防水煤岩柱留设分析 发表时间:2009-11-25T09:53:26.030Z 来源:《中小企业管理与科技》2009年7月上旬刊供稿作者:窦世文杜洪涛[导读] 在河沟下采煤的防水煤岩柱设计关系到矿井的安全生产和资源开发的合理性,需要在一定的理论指导下完成窦世文杜洪涛 (新疆煤炭设计研究院有限责任公司) 摘要:在河沟下采煤的防水煤岩柱设计关系到矿井的安全生产和资源开发的合理性,需要在一定的理论指导下完成。本文以石梯子西沟煤矿改扩建设计为例,通过分析覆岩破坏规律,分别计算各煤层开采后冒落带、导水裂隙带的最大高度和保护层高度,最终确定+1480m水平以上河沟下方必须留设防水煤岩柱,并采取必要的安全措施,为矿井改扩建设计提供了可靠的科学依据。关键词:防水煤岩柱冒落带导水裂隙带保护层安全措施中图分类号:TD823.8 0 引言 矿井水害事故是危及矿井安全生产的五大灾害之一,严重威胁矿井的安全生产。石梯子西沟煤矿井田范围内有两条河沟(呼图壁东沟和呼图壁西沟),每年5~11月有溪水流动,河沟底部距井田最上层煤层顶板间距为80m~370m之间,为矿井的开采带来了巨大安全隐患。在水体下采煤时必须采取适当防水措施,以保证开采过程中不发生灾害性透水事故,避免因矿井涌水量突然增大而严重地恶化井下工作环境。在处理水体下采煤问题时,主要考虑开采引起的覆岩中的裂隙是否互相连通以及互相连通的裂隙是否波及到水体。因此,分析覆岩破坏规律,特别是能够导水的冒落带和裂隙带的高度及其分布形态对防水煤岩柱设计至关重要[1]。 1 概况 1.1 矿井简介新疆准南煤田呼图壁县石梯子西沟煤矿始建于1996年6月,现生产能力90kt/a左右。采用主平硐、副立井、斜风井的开拓方式开采+1551m水平以上的煤层。目前+1551m水平以上只剩0.1Mt的储量,矿井急需向深部水平进行开拓。设计将原矿井主平硐扩建作为副平硐,在井田南部新建一立风井,在井田中部新建一主斜井,扩建后的设计生产能力为0.6Mt/a。 1.2 地层和地质构造井田内含煤地层为侏罗系中统西山窑组下段,受区域单斜构造,井田总体呈一向北缓倾斜的单斜构造,地层产状西缓东陡,井田范围内未发现有褶皱及断裂,属中等偏简单的构造类型。 井田内可采煤层4层(B1、B2、B3、B4)。其中B2、B3、B4煤层全区可采,为矿井主采煤层,平均可采总厚17.14m。煤层顶板和底板多为砂岩和泥岩。B2煤层与B3煤层平均间距11.07m,B3煤层与B4煤层平均间距5.11m,煤层倾角为8~14°[2]。 1.3 矿井水文地质情况石梯子西沟煤矿+1551m水平以上正常涌水量380m3/h,最大涌水量400m3/h,属涌水量较大的矿井。火烧区积水和河沟水是井田矿床充水的主要因素,火烧区主要分布在井田南部边界,由于季节性河流的补给,火烧区内蓄积了大量积水,对目前生产矿井影响较大。但由于煤层赋存倾角较小,在开采深部煤层时,只需留煤柱将火烧取积水隔离即可,必要时还可通过浅部已有工程对火烧区积水进行抽放。呼图壁东沟和呼图壁西沟贯穿整个井田,采煤过程中若形成大面积采空区,在陷落、冒落范围内有可能会出现暂时性地表洪流直接灌入矿井现象,将给矿井造成重大的损失。因此如何合理准确设计好防水煤岩柱,避免水灾事故的发生,确保开采的绝对安全是一项至关重要的工作[3]。 2 B2、B3、B4煤层防水煤岩柱分析 2.1 防水煤岩柱留设的总原则[4] ①防水煤岩柱留设必须做到科学合理、保证安全、提高资源利用率。②留设防水煤岩柱必须考虑地质构造、水文地质条件、煤层赋存、围岩物理力学性质、煤层组合等自然因素,还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素相适应。 ③多煤层开采,各煤层的防水煤岩柱必须统一考虑,以免某一煤层开采破坏另一煤层的防水煤岩柱,致使防水煤岩柱失效。上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后导水裂隙带最大高度时,则下层煤的防水煤柱应从上层煤防水煤柱下边界按岩层移动角向下推算,否则,两层煤防水煤柱应分别留设。④在同一地点有两种或两种以上煤柱时,所留设的煤柱必须满足各个煤柱要求。⑤煤柱计算公式参数选择尽量用本地区资料,如果没有可以参照其他相邻地区资料,但应适当加大安全系数。 2.2 冒落带、导水裂隙带高度的确定采煤方法和顶板管理方法对覆岩破坏性的影响最大,特别是顶板管理方法,它决定着覆岩破坏的基本特征和最大高度。本矿采用全部陷落法进行顶板管理,这种方法使覆岩破坏最为充分,对水体下采煤相对不利。 B2、B3和B4煤层平均厚度分别为6.57m、4.81m和5.33m,倾角均在8°~14°之间,为缓倾斜厚煤层。由于未测定冒落过程中顶板的下沉值 式中:Hm——冒落带最大高度(m);M——煤层采厚(m);K——冒落岩石碎胀系数,取1.3;α——煤层倾角,取12°; 将具体数值代入上式中,可得B2、B3和B4煤层的冒落带最大高度分别为22.4m、16.4 m、和18.2m。 B3煤层上距B4煤层垂直距离为2.58m~7.81m,平均为5.11m;B2煤层上距B3煤层垂直距离为0.36m~ 20.60m,平均为11.07m。B3和B4煤层的最小垂距小于回采B3煤层的冒落带高度,B2和B3煤层的最小垂距小于回采B2煤层的冒落带高度。故B4煤层的导水裂隙带最大高度按B4煤层厚度计算,B3煤层的导水裂隙带最大高度按B3和B4煤层的综合开采厚度计算,B2煤层的导水裂隙带最大高度按B2、B3和B4三层煤的综合开采厚度计算,取其中标高最高者作为三层煤的导水裂隙带最大高度[4]。 式中:M1——上煤层采厚(m);M2——下煤层采厚(m);h1-2——上、下煤层之间法线距离(m);y2——下煤层的冒高与采厚之比。 将具体数值代入上式中,可得B2、B3和B4煤层的开采厚度分别为11.96m、8.64 m、和5.33m 式中:Hli——导水裂隙带最大高度(m);M—煤层采厚(m); 将具体数值代入上式中,可得B2、B3和B4煤层的导水裂隙带最大高度分别为90.36m、55.19m和49.55m,取其最大值90.36m。 2.3 保护层高度的确定在B2、B3和B4煤层老采空区下松散层底部均无粘土层 式中Mi——第i层采高,M1=5.33m,M2=4.81m,M3=6.57m;n——层数,n=3将具体数值代入上式中,可得保护层高度为33.42m。 2.4 防水煤岩柱的设计结果在水体底界面至煤层开采上限之间所留设的防止水体溃入井下的煤和岩石块段称为防水安全煤岩柱。其垂高应大于或等于导水裂隙带的最大高度加上保护层高度(Hb)。即:Hsh≥Hli +Hb 式中:Hsh—防水安全煤岩柱垂高(m);Hli—导水裂隙带最大高度(m);Hb—保护层厚度(m)。

防隔水煤柱留设设计方案

防隔水煤柱留设设计方案 Prepared on 24 November 2020

晴隆县中营镇仁禾煤业有限责任公司 防隔水煤柱留设设计方案 仁禾煤矿地测科 2015年4月5日 防隔水煤柱留设设计方案 一、矿井概况 晴隆县中营镇仁禾煤矿为“三证一照”齐全的生产矿井,设计生产能力30万吨/a,为瓦斯矿井(M04在+1110M水平以上无突出危险性)。井田面积,开采煤层11层(M04、M05、M7、M8、M10、M14、M23、M24、M25、M28、M29),平硐、暗斜井开拓,并列式通风。 矿井划分为上、下煤组进行开采,上煤组为4、5、7、8、10、14号煤层,下煤组为23、24、25、28、29号煤层。先采上煤组,后采下煤组。上、下煤组之间采用石门联络,各煤层之间采用正、反石门联络,联合布置,分煤层开采。上煤组划分为一个水平,两个采区进行开采。水平标高+1099m。+1099m标高以上为一采区,+1099m标高以下为二采区;下煤组划分为两个水平,三个采区进行开采。水平标高+1099m、+883m。下煤组+1099m标高以上为三采区,+1099-+883m标高为四采区,+883m标高以下为五采区;采区分界线以水平标高为界;开采顺序为先采上煤组,后采下煤组;上煤组先采一采区,后采二采区,区段下行式开采。同一区段内先采4号煤层,后采5、7、8、10、14号煤层。 晴隆县中营镇仁禾煤矿构造复杂程度属中等型。 晴隆县中营镇仁禾煤矿水文地质条件为中等型。 根据2011年~2013年《矿井瓦斯等级鉴定报告》的批复,晴隆县中营镇仁禾煤矿为瓦斯矿井。 矿区无冲击地压现象。 本矿属地温正常型矿井。 目前,矿井在设计的一采区进行采掘作业(煤层编号:M04),采掘标高均以+1110m以上。 二、设计依据 1、《矿井设计规范》

防隔水煤柱留设设计方案

晴隆县中营镇仁禾煤业有限责任公司防隔水煤柱留设设计方案 仁禾煤矿地测科 2015年4月5日

防隔水煤柱留设设计方案 一、矿井概况 晴隆县中营镇仁禾煤矿为“三证一照”齐全的生产矿井,设计生产能力30万吨/a,为瓦斯矿井(M04在+1110M水平以上无突出危险性)。井田面积1.357km2,开采煤层11层(M04、M05、M7、M8、M10、M14、M23、M24、M25、M28、M29),平硐、暗斜井开拓,并列式通风。 矿井划分为上、下煤组进行开采,上煤组为4、5、7、8、10、14号煤层,下煤组为23、24、25、28、29号煤层。先采上煤组,后采下煤组。上、下煤组之间采用石门联络,各煤层之间采用正、反石门联络,联合布置,分煤层开采。上煤组划分为一个水平,两个采区进行开采。水平标高+1099m。+1099m标高以上为一采区,+1099m 标高以下为二采区;下煤组划分为两个水平,三个采区进行开采。水平标高+1099m、+883m。下煤组+1099m标高以上为三采区,+1099-+883m标高为四采区,+883m标高以下为五采区;采区分界线以水平标高为界;开采顺序为先采上煤组,后采下煤组;上煤组先采一采区,后采二采区,区段下行式开采。同一区段内先采4号煤层,后采5、7、8、10、14号煤层。 晴隆县中营镇仁禾煤矿构造复杂程度属中等型。 晴隆县中营镇仁禾煤矿水文地质条件为中等型。 根据2011年~2013年《矿井瓦斯等级鉴定报告》的批复,晴隆县中营镇仁禾煤矿为瓦斯矿井。 矿区无冲击地压现象。 本矿属地温正常型矿井。 目前,矿井在设计的一采区进行采掘作业(煤层编号:M04),采掘标高均以+1110m以上。 二、设计依据 1、《矿井设计规范》 2、《煤矿地质规程》、《煤矿测量规程》、《煤矿防治水规定》。 3、《煤矿安全规程》。 4、《仁禾煤矿水文地质调查报告》。 5、《仁禾煤矿安全设施设计》(变更)及矿井实际情况。 三、防隔水煤柱设计方案

保护煤柱留设标准

精品文档 井田边界煤柱:30m 阶段煤柱:斜长为60m若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m 井田浅部防水煤柱:斜长为50m 断层煤柱:每侧各为20m 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定;斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时,两巷水平间距为20m垂距为10m回风大巷上方留斜长为20m 的煤柱采区边界煤柱:20m 采区煤层上山:两巷中间为20m两侧各为20m;区段煤柱:斜长10m 矿井煤柱留设 煤矿开采中,确定合理的煤柱尺寸,其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常,煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时,煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质,并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前,尚无计算煤柱尺寸的可靠方法,主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱:30m 阶段煤柱:斜长为60m若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m井田浅部防水煤柱:斜长为50m 断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况,落差很大的 断层,断层一侧的煤柱宽度不小于 30m落差较大的断层,断层一的煤柱宽度一般为i0~i5m落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定;斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m; 煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布置在开采水平时,两巷水平间距为20m垂距为10m回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱:采区边界煤柱的作用是:将两个相邻采区隔开,防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风,影响正在生产的采区风量。一般取10m 采区煤层上山:两巷中间为 20m两侧各为20m; 区段煤柱:斜长10m 1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m 对厚煤层为20?30m工作面停采线至上(下)山的煤柱宽度:对薄 及中厚煤层约为20m对于厚煤层约为30?40m 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为8?15m 精品文档

防水煤柱留设设计

贵州赤天化能源有限责任公司桐梓县花秋镇花秋二矿 防隔水煤(岩)柱留设设计 编制单位:地测部 编制日期:2018年11月8日

会审表

桐梓县花秋二矿 防隔水煤(岩)柱留设设计 为进一步加强矿井防隔水煤(岩)柱的管理,夯实矿井安全生产,使各项规程、安全防隔水煤(岩)柱的措施既有现场施工、作业针对性,又具有科学实用、可操作及规范延续性,使其更好地指导作业现场,更好地服务于矿井安全生产,特制定防隔水煤(岩)柱设计,望各相关单位严格遵照执行: 一、防隔水煤(岩)柱的确定 在受水害威胁的地方,预留一定宽度和高度的煤层不采,使工作面和水体保持一定的距离,以防止地下水或其它水源溃入工作面,所留的煤(岩)柱就叫防水煤(岩)柱。 ㈠防水煤(岩)柱的种类 根据防水煤(岩)柱所处的位置,可以分成不同的种类。根据该矿井的实际情况,需留设以下防水煤(岩)柱: 1、断层防水煤(岩)柱 在导水或含水断层两侧,为防止断层水溃入井下而留设的煤柱;当断层使煤层与强含水层接触或接近时,为防止含水层溃入井下而留设的煤柱。 2、导水钻孔防水煤柱 勘探阶段施工的钻孔,往往能贯穿若干含水层,若封孔质量不好,则人为地沟通了本来没有水力联系的含水层,使煤层开采的充水条件复杂化,为防止上覆含水层中的水溃入井下而留设的煤柱称为钻孔防水煤柱。 3、相邻水平或采区边界防水煤(岩)柱。 相邻水平或采区边界防水煤(岩)柱主要是防止相邻水平、采区的积水进入本区而留设的保护煤柱。 4、矿井边界煤(岩)柱。 矿井边界防水煤(岩)柱主要是防止相邻矿井的积水进入本矿井而留设的保护煤柱。 5、老窑积水区防水煤(岩)柱。 老窑积水区防水煤(岩)柱主要是防止老窑、采空区的积水进入本区而留设的保护煤柱。 ㈡防水煤(岩)柱的留设 1、断层防水煤(岩)柱的留设 断层破坏了岩层的完整性,常常成为含水层间的联系通道。断层的某一区段是否导水,导水性强弱等情况取决于两侧岩层的接触关

保护煤柱的留设

保护煤柱的留设 一、保护煤柱 是指专门留在井下不予采出的、旨在保护其上方岩层内部和地表的保护对象不受开采影响的煤炭资源。 二、保护煤柱留设的原理 在保护对象的下方留出一部分煤炭资源不予开采,使其周围煤炭的开采对保护对象不产生有危险性的移动和变形。 保护煤柱留设原理图 三、保护煤柱留设所用参数 (一)围护带宽度 1、受护对象 2、围护带 围护带作用:①抵消参数误差,②抵消井上下位置关系误差。 围护带宽度根据受护对象的保护等级确定。 (二)移动角值参数

1、基岩移动角: ①走向移动角δ ②上山移动角γ ③下山移动角β 2、松散层移动角(ψ): ①黄土层ψ=55° ②风化坡积物ψ=45° ③富水坡积物或砂层ψ=35° 移动角值参数示意图 四、保护煤柱留设方法 (一)所需资料 1、保护对象特征及使用要求; 2、地质、采矿条件,煤层埋藏、地质构造情况; 3、矿区移动参数; 4、精度符合要求的必要图纸。 (二)保护煤柱留设方法

垂直剖面法、垂线法和数字标高法。 1、垂直剖面法 采用图解的方法,作沿煤层走向和倾向的垂直剖面,在剖面图上确定煤柱的边界宽度,并投影至平面图上而得保护煤柱边界。 步骤 (1)确定受护面积边界 ①确定建(构)筑物保护边界 ②确定围护带 ③确定受护面积边界 受护面积边界应与煤层走向、倾向平行。 垂直剖面法受护边界的确定示图 (2)确定保护煤柱边界 在受护面积边界与煤层走向平行或垂直时所作的垂直剖面上,在松散层内用ψ角画直线,在基岩层内直接用基岩移动角β、γ、δ画直线,即可作出保护煤柱边界。

垂直剖面法留设保护煤柱示意图 注意:在倾向剖面上,往上山方向用β角,往下山方向用γ角。 (3)保护煤柱压煤量估算(略)

浅部煤层露头防水煤柱计算

露头防水煤柱及奥陶系灰岩含水层隔水煤柱计算书 一、浅部煤层露头防水煤柱计算: 根据《矿井水文地质规程》煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设,应按以下公式计算: 1、当煤层露头无覆盖或被粘微透水松散层覆盖时: H 防=H 冒 +H 保 2、当煤层露头被松散富含水层覆盖时; H 防=H 裂 +H 保 根据上两式计算的值,不得小于20米。 式中 H 防 -----防水煤(岩)柱高度(m) H 冒 -----采报冒落带高度(m); H 裂 -----垂直煤层的导水裂隙带最大高度(m); H 保 -----保护层厚度(m); a------煤层倾角(°)。 冒落带与导水裂隙带最大高度的经验公式表 注:1、表中:M—累计采厚(m);n---煤分层层数;m----煤层厚度(m);h---

采煤工作面小阶段垂高(m )。 2、冒落带、导水裂隙带最大高度,对于缓倾斜和倾斜煤层,系指从煤层顶面算起的法向高度;对于急倾斜煤层系指从开采上限首起的垂向高度。 3、岩石抗压强度为饱和单轴极限强度。 本矿井根据勘中间报告本矿井内各煤层均有隐伏露头存在,有风氧化带存在,推测风氧化带宽度为100m 。 本矿井浅部煤层风化带处于,该含水层主要由第三系和第四系孔隙含水层下部,由大气降水的垂直入渗补给。因此煤层浅部风化带防水保护煤柱按式H 防=H 裂 +H 保进行计算。 导水裂隙带(包括冒落带最大高度): 1.52 .5n 1.5100H ++= M 裂 其中:M —累计采厚(m ),4煤取1.19m ,6煤取0.95m ,8煤取2.37m ,13煤 取12.21m n —煤分层层数,4、6、8煤取1,13煤取2 经计算,4煤裂隙带H 裂=16.65m ;6煤裂隙带H 裂=14.32m ;8煤裂隙带H 裂 =28.11m ;13煤裂隙带H 裂=84.39m 。 H 保—保护层厚度(m ),取20m ; 则:露头防水煤柱4煤H 防=H 裂+H 保=16.65+20=36.65m 6煤H 防=H 裂+H 保=14.32+20=34.32m 8煤H 防=H 裂+H 保=28.11+20=48.11m 13煤H 防=H 裂+H 保=84.39+20=104.39m 注:以上计算煤柱厚度为垂高 二、13煤层突水系数值及安全防水岩柱计算 1、突水系数计算 根据《矿井水文地质规程》,“突水系数”计算公式为: s P p T M C = -

保护煤柱留设与防水安全煤岩柱计算规范标准

天健矿业集团股份 保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规 天健矿业集团股份 二0一二年七月十五日

目录 一、保护煤柱的留设 (3) (一)基本概念和参数 (3) 1、岩层移动角 (3) 2、下沉系数(η) (4) 3、围护带宽度 (5) (二)保护煤柱的留设方法 (5) 二、防水安全煤岩柱的计算 (7) 1、目的和意义 (7) 2、计算公式 (8)

一、保护煤柱的留设 (一)基本概念和参数 1、岩层移动角 指在充分采动情况下,采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界的连线与水平线之间在煤壁一侧的夹角。符号为:下山移动角β;上山移动角γ;走向移动角δ;急倾斜煤层底板移动角λ;表土移动角ψ。详见附图一。 附图一

岩层移动角参数表附表1 序号名称符号取值围备注 1 下山移动角ββ=δ-(0.6-0.7)αβ与煤层倾角成反比。α为煤层倾 角 2 上山移动角γ55-60° 3 走向移动角δ55-60° 4 底板移动角λ55-60°用于急倾斜煤层 5 表土移动角ψ45-50°干燥土层取大值,含水土层取小 值 说明:因本公司下属煤矿暂无实测岩移数据,表中数据仅供参考。 2、下沉系数(η)

指在充分采动情况下,开采水平煤层时的地表最大下沉量与采高(多煤层开采时取累计采高)之比。在开采倾斜煤层时,由于上覆岩层大致沿岩层法线方向弯曲,最大下沉区的移动基本上是法向移动,最大下沉量应为法向移动量的垂直分量,因此,下沉系数等于最大下沉量除以煤层倾角余弦值与采高的乘积。下沉系数的大小与上覆岩层的坚固性系数成反比,与采煤方法、顶板管理方式和开采面积有关,与采深关系不大。 下沉系数表附表2 3、围护带宽度 指建筑物边界与保护边界线之间的安全距离,一般取10-15m。 (二)保护煤柱的留设方法 1、当建筑物、水体或其它保护对象的保护边界线与煤层走向基本平行时,可直接参照附表1中的参数确定保护煤柱边界。作图方法如附图二。

保护煤柱留设标准

井田边界煤柱:30m; 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m; 井田浅部防水煤柱:斜长为50m; 断层煤柱:每侧各为20m; 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定; 斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m; 煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上方留斜长为20m 的煤柱 采区边界煤柱:20m; 采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m; 区段煤柱:斜长10m; 矿井煤柱留设 煤矿开采中,确定合理的煤柱尺寸,其影响因素就是煤层所受压力以及煤体强度。通常,煤层埋藏深度与厚度较大、围岩较软时,煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质,并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前,尚无计算煤柱尺寸的可靠方法,主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱:30m; 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留30m; 井田浅部防水煤柱:斜长为50m; 断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况,落差很大的断层,断层一侧的煤柱宽度不小于30m;落差较大的断层,断层一的煤柱宽度一般为10~15m;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定; 斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m; 煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上方留斜长为20m的煤柱 采区边界煤柱:采区边界煤柱的作用就是:将两个相邻采区隔开,防止万一发生火灾、水害与瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风,影响正在生产的采区风量。一般取10m; 采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m; 区段煤柱:斜长10m; 1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m;对厚煤层为20~30m。工作面停采线至上(下)山的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为20m;对于厚煤层约为30~40m。 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为8~15m。

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