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
煤 炭 学 报
2005年第30
卷
图1 防水安全煤柱设计F i g 11 D esign o fw ater barrier
(a)缓倾斜煤层;
(b)急倾斜煤层
为910m,分4个分层开采,每分层采高A =2125m ,则在松散层底部黏性土层厚度小于累计采厚的情况下,保护层厚度H b =4A =9m .113 综放开采确定保护层厚度存在的问题
目前水体下采煤时采用综放开采垮落法管理顶板时,防水安全煤岩柱中保护层厚度的留设尚没有规定.如果参照表1的留设方法和前例的基本条件,当煤层厚度为910m ,采用综放开采取采出率为85%,则采高A =7165m,保护层厚度取H b =4A =3016m,则前后相差2116m,这对于缓倾斜厚煤层水体下压滞煤量的影响差异巨大.如果保护层内均为隔水性良好的泥岩,则理论研究和实践均表明保护层的选取厚度明显偏大,可造成大量煤炭资源损失.反之,如果保护层内多为导水或含水的砂岩,则保护
层难以起到应有的保护作用.
表1 防水安全煤岩柱保护层厚度(不适用于综放开采)
Table 1 Th ickness of p rotective sea m of th e water barr ier (no fitt i ng fu ll y -caving m echan ized coalm i n ing)
覆岩岩性松散层底部黏性土层厚度大于累计采厚
松散层底部黏性土层厚度小于累计采厚
松散层全厚大于累计采厚
松散层全厚小于累计采厚
坚硬4A *5A 6A 7A 中硬3A 4A 5A 6A 软弱2A 3A 4A 5A 极软弱2A
2A
3A
4A
注:A =
1n
E M ;E M 为累计采厚;
n 为分层层数.
综放开采具有高产高效的优点,近年在我国迅速得到普及.在进行水体下采煤时,防水安全煤柱的合理设计与留设,特别是保护层厚度的合理选取,是一个涉及矿井安全回采及资源合理利用的关键问题.
2 有效隔水厚度的概念与计算
211 有效隔水厚度的概念
煤层是在沉积岩内生成的,在基岩上方多有新生界松散层覆盖.在煤层的上覆岩层中,采矿界普遍公
认黏土具有良好的隔水性,特别是液性指数小于0175达到可塑状态的黏土,其隔水性是非常好的.其他岩层,例如,泥岩、页岩、砂质泥岩、泥质砂岩和粉砂岩(部分)的隔水性较黏土有不同程度的减弱;反之,粉砂岩(部分)、细、中、粗砂岩、砾岩和石灰岩等为含水层或导水层.
鉴于覆岩中隔水性的差异,将隔水能力最强的黏土层作为典型的标准隔水层,可取厚度评价值为1.对于泥岩等其他隔水层则可按等价隔水能力向标准隔水层进行折算,求出岩层的有效隔水厚度.212 有效隔水厚度的计算方法
岩层的隔水性受多种因素的影响,例如岩性、岩层厚度、岩体强度、地应力场、矿物成分、结构和弱面等,将泥岩等一定厚度的隔水层精确折算或理论计算到标准隔水厚度是不可能的.为了在实际工程中获得应用,必须进行适当简化,选择代表性的参数.通过研究,选择岩体强度作为反映基岩隔水性的差异,因为通常强度高的岩体内部原生裂隙较发育,连通性较好,并且受采动影响破坏后裂缝的宽度较大,导水性较好,因此多为导水或含水岩体.为表示其隔水性参照覆岩综合评价系数,并根据对岩性隔水性的认识进行修正获得隔水性评价系数R,见表2.由表2可见,岩性越硬则分层岩性评价系数R 越小,同时,大多数情况下,R 越大,则对应岩层的隔水层越好;当R <013时,岩层基本不具备隔水性.有效隔水厚度的计算:M y i =M i R i ,其中M y i 为第i 层有效隔水厚度,m;M i 为第i 层隔水层厚度,m;R i 为第i 层隔水性评价系数.
306
第3期许延春:综放开采防水煤岩柱保护层的/有效隔水厚度0留设方法
表2隔水性评价系数
Table2Eval uating para m e ters of th e water-resisti ng property
岩性单向抗压
强度/M Pa
岩石名称R
中硬60~50
50~40
40~30
30~20
20~10
砂质页岩、粉砂岩(部分)
硬质黏土岩
各种页岩、致密泥灰岩、风化砂质泥岩
软页岩、无烟煤、普通泥灰岩
破碎页岩、风化泥岩、烟煤
014>R\013
016>R\014
018>R\016
110>R\018
软弱[10黏土1103水体下综放开采保护层的留设方法
311保护层厚度的留设方法
水体下采煤时,保护层直接位于导水断裂带的上方是为了阻隔上覆含水层(体)通过导水断裂带向工作面充水,保护层不仅要具有一定的厚度,更重要的是要达到一定的阻隔水能力.理论和实践均表明,在地质、采矿条件有利的情况下,如果导水断裂带与含水层之间具有最小厚度3m以上的黏土层,则可以有效阻隔上覆含水层(体)的水下
泄,见表3.以枣庄新安煤层3103(1)工作面为例,通过渗流有限元模拟分析[2],得出保护层黏土厚度、性质与工作面涌水量的关系(表4).由表4可见,当保护层有3m黏土隔水层时,工作面无涌水.
表3具有底部黏土的水体下采煤实例
Table3Cases of coalm i n i n g under water bod ies w ith botto m clay l ayers m 矿名及工作面编号底部黏土厚度最小基岩厚度采高预计裂高预计垮高涌水情况新安煤矿3103(1)312018170214311951114无松散层充水杨村煤矿2608>31001014211221160414无松散层充水许厂煤矿13042112~3312740100610441402910无松散层充水许厂煤矿1321817040100610441402910无松散层充水
表4渗流量计算结果
Table4Calcu lati on resu lts of the seep i ng d ischarge of m i n i ng faces m3/d
松散层底部岩性结构渗透系
数组合
水头80m
剖面渗透流量走向长100m工作面涌水量
水头160m
剖面渗透流量走向长100m工作面涌水量
全部为中、粗砂岩30-40-5011920192103184038410底部1m砂质黏土31-40-50014824812019649614底部2m砂质黏土31-41-50011981918013963916底部3m砂质黏土31-41-51011221212012442414
底部2m黏土32-42-502145@10-42145@10-24190@10-44190@10-2
底部3m黏土33-43-532193@10-62193@10-45186@10-65186@10-4
采用/有效隔水厚度法0留设保护带厚度时,一般情况考虑折算、取值等不确定因素,为安全起见,建议取保护层最小有效隔水厚度为3m的倍数,即M y=3B,其中B为安全系数.B的取法:①一般情况下,取B=2;②对于含水层水头很高、地质构造复杂等十分不利的地质、采矿条件,并且不允许含水体可能向工作面充水,则可考虑取B=3或4;③对于采矿、地质条件较好,允许含水体可能向工作面小型充水(涌水量小于50m3/h),可考虑B=1.
当具体保护带留设时,其步骤如下:①确定保护层的最小有效隔水层厚度,一般取6m;②预计导水断裂带高度;③然后根据工作面内或附近的多个钻孔,由下向上逐层计算有效隔水层厚度;④标出当达到或超过最小隔水层厚度的岩柱厚度;⑤根据工作面最易出水的位置,以最接近钻孔的参数为主,同时参考其它钻孔的参数,确定保护层的厚度;⑥如果是地表水,还应考虑开采造成地面裂缝的深度;⑦按防水安全煤岩柱的留设方法,确定最小防水安全煤柱的厚度.
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煤 炭 学 报
2005年第30卷
312 保护层隔水性的评价方法
对于已知某工作面的地质、采矿条件,评价防水煤岩柱保护层厚度是否有效,则可以在预计导水断裂带高度和地面裂缝深度的基础上,对导水断裂带与地面断裂深度之间岩体的有效隔水厚度进行计算,正常情况下如果保护层有效隔水厚度大于6m,则认为保护层有效.
4 留设实例
兖州某矿采用综放开采工作面采放高度为7147m,属中等偏硬的覆岩条件.中等富水性的松散含水砂层直接覆盖在煤系地层上面.预计导水断裂带高度为75m,工作面最小煤岩柱厚度约103m.按/三下采煤规程0规定应留设防水类型安全煤岩柱.如果参照分层综采的方法,则取5A =37147m,最小煤岩柱厚度为112135m ,大于工作面实际煤岩柱厚度.采用本方法,对保护层其隔水性进行评价,初步确定标准如下:0[M y <310m,隔水性低;310m [M y <610m,有隔水性;610m [M y ,隔水性好. 根据工作面附近的钻孔(D40、北风井、水1和D28)柱状图,分别计算各钻孔的导水断裂带以上至最小基岩高度之间的有效隔水厚度.参照表2,取泥岩的R =016,砂质泥岩的R =014,风化泥岩的R =018,风化砂质泥岩的R =016,风化带厚度取10m,计算结果见表5.表5 工作面附近地层的有效隔水厚度Table 5 The EW T thickness of the strata near
the coal m i n ing face
项 目D40北风井水1D28评价岩柱高度/m 75~10575~10575~10375~105有效隔水厚度/m 71763147913516136保护层隔水性
好
较低
好
好
由表5可见:①4个钻孔的保护层均有一定厚度的泥类岩,均有一定的隔水性.其中D28和D40和水1钻孔的保护层隔水性好,工作面涌水的可能性低.②北风井柱状的保护层隔水性较低,但该钻孔处于工作面的深部,工作面覆岩厚度大,工作面在区段出现涌水量的可能性低.③工作面浅部的水1孔,保护层有良好的隔水层,因此松散层底
含向工作面充水的可能性低.如果按最小有效隔水
厚度610m 留设保护带,则要低于现有的保护带厚度.目前该工作面已经开采完毕,工作面没有出现涌水现象.
5 结 论
目前尚无适用于水体下综放开采保护层厚度的留设方法,如果按普采或分层综采的规定进行留设不尽合理.将覆岩中的隔水岩层折算为以黏土为典型标准隔水层的隔水厚度.提出保护层不仅需要有一定的厚度,还应具备/有效隔水厚度0.建议综放开采时取保护层最小有效隔水厚度为6m.实例表明,采用/有效隔水厚度0方法评价水体下综放开采保护层的隔水性是可行的.同时作者认为/有效隔水厚度0方法对于留设与评价水体下普采和分层综采时的保护层也是适用的,其留设原理较以往更合理.利用本方法首先从评价保护层的隔水性入手,通过积累成功经验,最终确定适合本矿区条件的保护层最小有效隔水厚度.参考文献:
[1] 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M ].北京:煤炭工业出版社,
2000.
225~230.
[2] 枣庄矿业(集团)公司滕北五号井,天地科技股份有限公司开采所事业部.滕北五号井复合水体下浅部工作面开采
的研究与实践总结报告[R ].2002.
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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 (7)
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） α β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
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
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
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
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）。
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
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》
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；
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
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
断层防水煤柱的合理宽度设计
断层防水煤柱的合理宽度设计 院别理学院 专业工程力学 指导教师张嘉凡 评阅教师 班级2008级 姓名代陆 学号0801010108 西安科技大学 二零一二年
论文编号： 论文题目：断层防水煤柱的合理宽度设计 专业：工程力学 学生：代陆 指导教师：张嘉凡 摘要 透水作为煤矿井下的五大自然灾害之一，对煤矿的安全生产有着极大的危害。根据大量的统计资料表明，79.5%的矿井突水都与断层有关，防水煤柱的留设作为矿井水灾预防的主要手段，其宽度的合理设计对于矿井的安全生产有着极其重要的意义。本文对于防水煤柱的宽度设计，将其分为矿压影响区，有效隔水区以及断层影响区三个部分，分别进行宽度计算公式的推导并分别计算，较之原来的方法，多考虑了矿压影响带对于防水煤柱的影响，使其更加合理，更加安全。 关键词：断层；防水煤柱；矿压影响；屈服区；有效隔水区；断层影响
No. ： Subject ：Reasonable width of the fault waterproof pillar design Specialty ： The Mechanics of Engineering Name ： Dai Lu Instructor：Zhang Jiafan ABSTRACT： As one of the five natural disasters in the coal mine,penetration have a great harm to coal mine production safety.According to a large number of statistics,79.5% of the mine water inrush have contacts with fault.Waterproof coal pillars is a primary means of mine flood prevention,the rational design of the waterproof coal pillars' width has great significance for mine safety production.In this article, the waterproof coal pillar width design will be divided into mine pressure affected zone,effective impermeable area and the fault-affected zone.Deduced and calculate the width of the formula https://www.360docs.net/doc/1d2912693.html,Pared with the original method,Give more consideration to the influence of mine pressure affected zone on waterproof pillar,make it more reasonable and more secure. Keywords:fault; waterproof pillar; mine pressure affected; yield zone; effective confining District; fault affected zone
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 = -
矿区防治水安全风险管控措施表
名称管理标准防范技术措施责任部门 防治水 1、坚持 “预测预 报、有疑必 探、先探后 掘、先治后 采”的十六 字方针，组 织编制中长 期防治水规 划和年度防 治水计划， 制定“探、 防、堵、截、 排”的综合 防治措施； 2、井下 防水、排水 系统设计合 理，能力满 足实际需 要； 一、地表水灾事故防范技术措施： 1、掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，查清矿 区及附近地面水流系统的汇水、渗漏情况；调查地表水、 地表裂缝及地面钻孔等情况。 2、修筑排洪沟等地面防治水设施，并加强矿区范围 内地表防治水工程的日常检查及维护工作，特别是在雨季 前要检查地表排水沟及拦洪坝等防洪设施。 3、加强地表裂隙带的治理，对地表显现的裂缝及时 进行回填，特别在雨季期间应加强地表裂隙带的观察力 度。 4、对排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再渗 入井下。 5、成立雨季“三防”领导小组和办公室，全面负责 雨季“三防”防治水工程计划和安全防范技术措施的落实。 并在雨季到来前，要充分做好防汛工作，备足防汛物资； 井田和工业广场内要做好疏排水工作，防止雨季地表洪水 溃入井下。 二、井下水灾事故防范技术措施： 1、加强矿井水文地质工作，摸清采掘区域内断层、 含水层赋存状况及准确位置、标高情况，及时做出水文地 质分析报告，提出防范技术措施，不失时机的做好防水、 治水工作。 2、坚持执行“预测预报，有疑必探，先探后掘，先 治后采”的防治水原则，采掘工作面施工前应制订出安全 可靠的探放水措施并认真执行。 3、经常观察井下涌水变化情况，发现涌水量发生变 化时，除向有关领导报告外，要查明原因，采取措施。 4、定期清理水仓和检修排水设备，确保主要水仓的 有效容量和排水能力；井下各主要巷道的水沟也要定期清 理，保证排水畅通。 5、接近可能发生灾害水源时，必须查明水头压力和 充水情况，根据煤、岩硬度系数，确定合理的防水煤岩柱 尺寸。 6、矿井采空区、报废巷道要及时填图，为防水做好 资料准备。 生产 矿长 生产 技术 科
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 在矿井可能受到水害威胁的地段留设一定宽度或高度的煤(岩)柱，用以堵截水源流入矿井巷道，这段煤(岩)柱称之为防水煤(岩)柱。 1.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。对于本矿井而言主要有：（1）断层防水煤柱； （2）井田边界煤柱； （3）井巷保护煤柱； （4）小窑及采空区边界防水煤柱； （5）风氧化带煤柱(在风氧化带以下存在采空区时则按采空区煤柱考虑)； （6）采区边界防水煤柱； 2.防水煤(岩)柱的留设原则 1)在有突水威胁但又不宜疏放(疏放会造成成本大大提高时)的地区采掘时，必须留设防水煤(岩)柱。 2)防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低
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。
保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规范
贵州天健矿业集团股份有限公司 保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规范 贵州天健矿业集团股份有限公司 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 (7)
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序号名称符号取值范围备注 1下山移动角ββ=δ-（）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