工作面防水煤岩柱合理宽度设计
防水煤(岩)柱常用计算公式

防水煤(岩)柱常用计算公式
防水煤(岩)柱常用计算公式
1、对于煤层厚度小于3.5m,倾角小于30°,可按下列经验公式计算:d=5m+0.05H+0.002L 式中:d—防水煤柱宽度(m), m—煤层厚度(m),H—开采深度(m),L—由最近的井筒到需设防水煤柱之间的距离(m)如上式计算结果小于20m,要用20m,大于20m则用计算数,防水煤柱未经上级主管部门批准,不允许损坏。
2、井下一些区段受水威胁时,也常用煤柱给予隔离,其计算公式为:
L=0.5km√3P/kp 式中:L—煤柱留设宽度(m),k—安全系数(一般取2~5),m—煤层采高(m),P—作用在煤上的压力(MPa),kp—煤的抗张强度(MPa)、软煤3~5(MPa)、硬煤17~40(MPa)
3、多煤层矿井,倾角小,上煤层已开采且积有老空水,下煤层开采时就需计算上下煤层之间岩层能否构成安全隔水层厚,其计算公式为:h=nB√[(kp×b×L×m)/r1cosα+H×m/(kp+ r1m)] 式中:h—矿山压力和静水压力对隔水层的破坏深度(m),n—待定系数(一般采用1.5~1.6,集中压力段采用1.8),B—采空冒落体的体积常数,kp—底板岩石平均抗张强度(T/m2),b—第一次来压的控顶距(m),m—煤层开采厚度(m),r1—隔水层岩石平均容重(T/m3),α—煤层倾角,H—工作面底板含水层静水压力(水柱高m)
探水超前距和帮距经验值(参考数)。
保护煤柱计算

*****工作面保护煤柱留设尺寸的计算根据《煤矿防治水规定》中关于防隔水煤(岩)柱尺寸计算方法,结我矿煤层赋存特征、煤体强度、主要含水层水位标高等实际情况,针对*****上付巷北部的***正断层保护煤柱的留设尺寸,参照下面的经验公式进行计算:20m K 3p 0.5KM L p≥= 式中 L ——煤柱留设的宽度,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 ;K p ——煤的抗拉强度,MPa 。
根据*****工作面以及*****上付巷掘进实揭地质资料,预测该地段煤层厚度为2~5.0m(取其最大值5.0m),且我矿的煤体比较松软破碎,抗拉强度在0.46~1.0之间,水头压力:巷道标高-12~-30m 之间,取-30m 最低标高,L 1~L 4水位标高+45m ,水头压力为0.75MPa ,以此来计算煤柱留设的尺寸。
方法Ⅰ:按K 取2、K p 取0.46计算m)(06.1146.075.03525.0K 3p 0.5KM L p 1=⨯⨯⨯⨯== 方法Ⅱ:按K 取2、K p 取1.0计算m)(5.70.175.03525.0K 3p 0.5KM L p 2=⨯⨯⨯⨯== 方法Ⅲ:按K 取5、K p 取0.46计算m)(65.2746.075.03555.0K 3p 0.5KM L p 3=⨯⨯⨯⨯== 方法Ⅳ:按K 取5、K p 取1.0计算m)(75.180.175.03555.0K 3p 0.5KM L p 4=⨯⨯⨯⨯== 根据上述计算结果,为确保安全,取其最大值30m 作为**正断层保护煤柱的留设尺寸。
计算人员:总工程师:****年***月****日。
煤柱尺寸留设

各种煤柱留设尺寸
井田边界煤柱:30米
阶段煤柱:斜长为60米,若在两阶段留设,则上下阶段各留30米
井田浅部防水煤柱:斜长为50米
断层煤柱:每侧各为20米
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30米,两侧各为30米;
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20米,垂距为10米,回风大巷上方留斜长为20米的煤柱。
采区边界煤柱:20米
采区煤层上山:两巷中间为20米,两侧各为20米;
区段煤柱:斜长10米
平巷掘进速度
说明书内容:
1、采区概况
2、采区设计方案
3、采区各系统
4、采煤方法及回采工艺
5、工作面主要设备
6、通风与安全
7、巷道断面设计。
急倾斜坚硬煤层开采防水煤岩柱留设方法

急倾斜坚硬煤层开采防水煤岩柱留设方法摘要:文章综合分析福建省高陂井田急倾斜煤层开采的实际特点,就开采急倾斜坚硬煤层防水煤岩柱留设方法进行总结与分析,提出预防措施,从而减少或杜绝采掘工作面水害事故的发生。
关键词:急倾斜坚硬煤层隔水煤岩柱留设矿井水害事故是危及矿井安全生产的五大灾害之一,它不但影响该矿井安全生产,而且还造成矿井作业人员的人身安全,甚至还对周边的矿井造成重大财产损失和人员的伤亡,地表水、矿井水和裂隙水灰岩水从矿井采空区、钻孔和砂岩裂隙等导水通道进入井下采掘工作面,通过导水通道的各种矿井水的涌水量超过矿井中央泵房的最大排水能力时,就会造成重大水灾事故。
2011年龙岩市新罗区某矿,由于水文地质情况不明,又未采取必要的措施,巷道掘进遇导水断层导通地下灰岩水。
灰岩水通过导水通道进入采掘工作面,造成井下涌水量突然超过矿井的中央泵房最大排水能力,导致全矿被淹的重大水灾事故。
1 急倾斜坚硬煤层赋存条件福建煤电公司高陂煤矿矿区中井田属童子岩组三段地层,井田范围内有4层急倾斜煤层(13#、18#、19#、23#),岩性为细砂岩、砂质泥岩、泥岩,地层稳定性好,岩石质量好,岩体较完整。
矿区内岩层均为富水性弱至中等的裂隙水,对工作面不会造成危害,含水层补给来源少。
但高陂煤矿周边小窑较多,且小窑入侵严重,存在部分小煤老空积水。
2 防水煤岩柱留设原则①防水煤岩柱留设必须做到科学合理、安全、减少煤炭损失。
②防水煤岩柱留高设必须考虑高陂井田地质构造、水文地质条件、急倾斜煤层特性、开采方法等因素。
③多煤层开采,各煤层的防水煤岩柱必须统筹考虑,因高陂井田的13#和14#的层间距只有4 m,所以开采13#煤层时要同时留设好13#、14#两层煤的隔水煤岩层柱,以免开采13#煤层影响14#煤层的防水煤岩柱,造成防水煤层柱失效。
④防水煤层柱留设计算公式参数选择尽量选用本井田资料,并且适当加大安全系数。
3 高陂煤矿急倾斜坚硬煤层防水煤岩柱留设计算方法高陂井田F0断层接近灰岩水,所以当高陂井田煤层开采至深部时,极易与F0断层伴生断层相连,常常成为含水层间联系的通道,可能把灰岩水导入工作面,造成淹井事故,所以在地质构造比较复杂特别是有预测有断层出现的采掘工作面掘采时必须要考虑如何留设防水煤岩柱,确保矿井安全生产。
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12.21mn —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=36.65m6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 pT M C =-式中 Ts-----突水系数〔kgf/(cm 2.m)〕; P-------隔水层承受的水压(kgf/cm 2); M-------底板隔水厚度(m );C P ------采矿对底板隔水层扰动破坏厚度(m )。
峰峰矿区煤层开采防水煤柱计算留设方法

峰峰矿区煤层开采防隔水煤(岩)柱计算留设方法冀中能源峰峰集团科技发展部关永强前言安全技术措施是指运用工程技术手段消除物的不安全因素,实现生产工艺和机械设备等生产条件本质安全的措施。
防止事故发生的安全技术措施是指为了防止事故发生,采取的约束、限制能量或危险物质,防止其意外释放的安全技术措施。
常用的防止事故发生的安全技术措施有:①消除危险源。
②限制能量或危险物质。
③隔离。
④故障——安全设计。
⑤减少故障和失误。
留设防隔水煤(岩)柱是目前最经济、最安全、效果最好、操作最简单、最常用的一种防治水安全技术措施,留好防隔水煤(岩)柱对保障矿井安全具有十分重要的意义,由于对防水煤柱的留设认识不足和管理不到位等多种原因导致的水害事故,是有着深刻的教训的,这里举2个峰峰集团的例子。
事例一:一矿奥灰突水淹井及损失情况:1960年6月4日一矿1532野青工作面,因接近断层,防水煤柱留设不足,加之采掘破坏,导致断层下盘奥灰强含水层突出,突水量达150m3/min,致使一矿淹井,造成停产9年零5个月,仅堵排水费用高达1660.22万元,损失极为严重。
事例二:孙庄矿奥灰突水淹井及损失情况:1996年11月24日23时40分,因峰峰矿区界城镇北界城小煤矿非法越层越界开采孙庄矿井田边界F6断层防水煤柱,引发断层下盘奥灰强含水层突出,突水量达150m3/min,造成孙庄矿淹井,停产1年零8个月,直接经济损失2.24亿元。
之所以介绍这2个例子无非是提醒在座的各位,从理念上提高对留设防水煤柱安全重要性和巨大经济价值以及对矿井安全的巨大危害的认识程度,提升安全警觉性,做好矿井防治水工作,确保矿井安全正常运转。
下面我就给大家讲一讲防隔水煤(岩)柱的有关问题。
1、防隔水煤(岩)柱的概念在受水害威胁的地段,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,以防止地下水溃人工作面,这部分不采的煤层称为防隔水煤(岩)柱。
2、防隔水煤(岩)柱的类型防隔水煤(岩)柱分为:冲积层防隔水煤(岩)柱,地表水体防隔水煤(岩)柱,煤层露头防隔水煤(岩)柱,水淹区和老空积水区防隔水煤(岩)柱,相邻井田边界防隔水煤(岩)柱、上下水平,相邻采区或相邻工作面防隔水煤(岩)柱,断层防隔水煤(岩)柱,陷落柱防隔水煤(岩)柱、封闭不良钻孔防水隔离煤柱等。
防隔水煤岩柱的尺寸要求-最新《煤矿防治水规定》煤矿防治水工作条例试行

附录三防隔水煤(岩)柱的尺寸要求(摘自《煤矿防治水规定点此查看全文》)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:Hf= Hk+Hb (3-1)2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时(图3-1):Hf=HL+Hb (3-2)式中 Hf--防隔水煤(岩)柱高度,m;Hk--采后垮落带高度,m;HL--导水裂缝带最大高度,m;Hb--保护层厚度,m;α--煤层倾角,(°)。
根据式(3-1)、式(3-2)计算的值,不得小于20 m。
式中Hk、HL的计算,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》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:≥20 m式中 L--煤柱留设的宽度,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。
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)2.最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时,防隔水煤(岩)柱按图3-3c 留设。
其计算公式为:L=L1+L2+L3=Ha(sinδ-cosδcotθ)+(Hacosδ+M)(cotθ+cotδ) ≥20 m (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;HL--最大导水裂缝带高度,m;θ--断层倾角,(°);δ--岩层塌陷角,(°);M--断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度,m;Ha--断层安全防隔水煤(岩)柱的宽度,m。
防隔水煤(岩)柱7.20

防隔水煤( 第一节 防隔水煤(岩)柱的种类和留设原则
二、防隔水煤(岩)柱的留设原则 防隔水煤( 7.多煤层地区、各煤层的防隔水煤(岩)柱必须统一考虑确 定,以免某一煤层开采影响和破坏另一煤层的煤柱。 8.防隔水煤(岩)柱中必须要有一定厚度的粘土质隔水岩层 或含导性能弱的岩层,否则防隔水煤(岩)柱将无隔水作用。 9.严禁在水体下通过留设防隔水煤(岩)柱的方法开采急倾 斜煤层,以避免发生煤层抽冒。造成重大透水事故。 10.相邻井田的分界处,应当留设防隔水煤(岩)柱,防隔水 煤(岩)柱的尺寸在矿井设计时确定。
防隔水煤( 第二节 防隔水煤(岩)柱的留设和计算
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防隔水煤( 煤层与强含水层或导水断层接触,并局部被覆盖时(图17-3), 防隔水煤(岩)柱的留设要求如下:
图17-3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
防隔水煤( 第一节 防隔水煤(岩)柱的种类和留设原则
二、防隔水煤(岩)柱的留设原则 防隔水煤( 1.煤矿防隔水煤(岩)柱的留设必须与矿井地质构造、水文 地质条件、煤层赋存条件及其组合结构方式、围岩物理力学性 质等自然因素密切结合,还应与开采方法、开采强度和顶板管 理方法等人为因素一致。 2.煤矿防隔水煤(岩)柱留设应在开采设计中确定。应当与 开采方式和井巷布局以及防水闸门的留设相适应,否则会给以 后煤柱的留设造成极大困难,甚至造成无法留设的后果。 3.在受突水威胁,但又不宜采用疏放或注浆封堵等其它防 治水方法的地区采掘时,必须留设防隔水煤(岩)柱。
防隔水煤( 第二节 防隔水煤(岩)柱的留设和计算
防隔水煤(岩)柱的留设和尺寸计算方法主要有四种: 一、经验类比法,参照工程地质和水文地质条件相似的 矿井安全采掘的防隔水煤(岩)柱尺寸,作为本矿区开 采防隔水煤(岩)柱的留设依据; 二、利用理论公式进行计算,如匈牙利的埃斯茨公式 和查姆保公式等; 三、依据《煤矿防治水规定》中的传统方法留设; 四、利用数值法计算或相似模拟试验确定煤柱的合理尺寸。 本节采用《煤矿防治水规定》中提出的关于防隔水煤(岩)柱 的留设和计算方法。
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日益 突 出 , 了延 长矿 井 服务年 限 , 为 缓解采 掘 接替 紧
张局 面 , 三 1 0 1工作 面 的回采 上限 由原 设 计 的 将 -1 3
一
1 0m 提 高 到 目前 的 一10~ 一10 m, 岩 柱 高 7 2 进 行 分 析 , 。13 结合 相 邻 矿 井 成 功 提 高 回 采 上 限 的 实 践 经 验 , 充 分 在
论 证 的基 础 上 将 工 作 面 的 回采 上 限 由 一10 m 提 高 至 一10一 一10 m, 水 煤 岩 柱 由 5 缩 小 至 1 7 2 3 防 0m 2~l 5 m, 炭 资 源 得 以充 分 安 全 回 收 , 解 了采 掘 接 替 紧 张 的 局 面 , 济 效 益 显 著 。 煤 缓 经
层含 水层 有 3~6层 , 厚 约 2 埋 深 在 6 以 累 5 m, 6m
下 , 于承压 水 , 属 富水 性 中等 含 水层 为 承 压 水 层 , 富
水性 属 于 中等偏 弱类 型 。再 下面 为第 三系半 固结 砂 及砂 卵石 孔 隙含水 层 , 富水性 中等 ; 新生 界松 散砂 层 各孔 隙含 水层 ( ) 组 水位 标 高一 般 在 +2 9~ +3 Om, 具有 自上 而下 富水 性 也 由强 变 弱 的特 点 , 位 涌 水 单
改扩 建 至 1 0万 ta 目前 核定 生产 能力 2 5万 ta 8 /, 2 /。
随着 矿井 生 产 能力 的 迅速 提 高 , 炭 资 源 紧 缺 问题 煤
采 区 内以新生 界 冲积 、 积松 散沉 积物 为主 , 湖 沉 积旋 回稳定 , 由砂 、 含砾 砂 、 土及砂 质黏 土等 组成 , 黏
21 02年第 4 期
中州 煤 炭
总第 16期 9
工 作 面 防水 煤 岩 柱 合 理 宽 度 设 计
杨 为振 , 振 明 , 苏 彭 坤 , 小 庆 蒋
( 南神 火煤 电股 份 有 限公 司 新 庄 煤 矿 , 南 永 城 河 河 460 ) 76 0
摘要 : 散含水层下采煤也称水体下采煤 , 松 防水 煤 柱 留设 过 大 , 资 源 浪 费严 重 ; 小 , 安 全 无 法保 障 。 针 则 过 则
由原设 计 的 5 0 m缩 小 至 1 2~1 并 回收 煤 炭 1 5 m, 5 万 t 三 10 1工作 面 的成 功 回采 , 。 一13 为该 矿 其 他 工
作 面乃 至 整 个 永 城 矿 区 回采 上 限 的提 高 积 累 了经
验。
1 三 1 0 1工 作 面 概 况 一1 3
2 工 作 面 地 质 与 水 文 地 质
工作 面南 高 北 低 , 体上 为 一倾 斜 向北 的单 斜 总 构 造 , 均倾 角 7 , 质构 造 较 简单 , 工作 面 掘 进 平 。地 在
三,10 1工作 面 为 综 采 工 作 面 , 于 三 煤 组 .13 位 1 1采 区 的东 南 部 , 、 分 别 为 未 掘 进 的 1 0 1工 东 西 11
作 面和 10 1工作 面 , 17 北为 三 煤东 轨道 巷 , 为三: 南
等偏 强 , 但不 均一 ; 四系 下 部 细 中砂 含 水 组 , 砂 第 其
m d 其 中以上 部 2层 富水 性 较好 , 质 也 由重 碳 酸 /, 水
变为 重碳 酸 硫 酸 及 硫 酸 钠 钙 型 , 化 度 为 0 2 矿 . 0— 3 2 / , 见 其 地下 水 补 给 和水 交 替 条 件 亦 由 强 . 2g L 显 变弱 。各 含水 组 间一般 都发 育有较 稳定 的黏 土隔 水
关 键 词 : 体 下 采煤 ; 水 回采 上 限 ; 岩 柱 留设 煤 中 图 分 类 号 :D 2 .3 T 8 3 8 文 献标 志码 : B 文 章 编 号 :0 3— 5 6 2 1 )4— 0 5— 2 10 00 (0 2 0 0 2 0
河 南神 火煤 电股 份 有 限公 司新 庄煤 矿 为神 火集
团 主力 生 产 矿井 , 计 生 产 能 力 9 设 0万 ta 1 9 / 。 9 8年
过程 中先后 揭 露 落 差 2~3m 的断 层 3条 ( F 、 F 、 :
F ) 在 掘进 过程 中局 部 有 淋 水 现象 , 作 面 掘 进期 ,, 工
间 涌 水 量 为 2~ h 5m / 。
水性 , 又可 自上 而下 划分 为 3—5个含 水组 。第 四系 上 部粉 细砂 层含 水 组埋 深 < O m, 1~ 2 由 3层 粉 、 细 砂组成 , 以粉 砂 为 主 , 累厚 约 1 属 于潜 水 , 0 m, 富水 性 较强 , 质较 好 ; 四 系 中部 粉 细 、 中砂 含 水 组 水 第 细 埋深在 2 0~6 由 2~5层 砂 层 组 成 , 细 砂 为 6m. 以 主, 含水 砂层 累厚 1 5~2 属 于承 压 水 , 0m, 富水 性 中
量 6 5 2~ . 3 / s m) 渗 透 系 数 9 6 6~ . 6 . 3 0 0 6L ( ・ , . 1 004
煤 隐伏 露头 。工 作 面标 高 一2 0一 一10 m, 面 标 1 2 地 高 + 1 5m, 作 面 埋 深 10~2 0 m, 作 面 倾 斜 3 . 工 5 4 工
长 8 0m, 向 宽 10m, 面 面 积 1 0 走 5 采 2万 m , 层 平 煤
均 厚 度 1 7 m; 面 地 质 储 量 2 . . 采 7 8万 t 可 采 储 量 , 2. 7 3万 t顶板 岩 性 为砂 质 泥 岩 、 岩 等 , 层 风 氧 , 砂 岩
化 带 8~1 0 m。