防治水煤柱的留设及计算

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1、桐梓县鸿森煤矿防治水煤（岩）柱留设及计算二〇一三年九月根据防水煤(岩)柱所处的位置，可以分成不同的种类。结合兴隆煤矿实际，就本矿井而言主要有:断层煤柱、井田边界煤柱、采空区防水煤(岩)柱、煤层露头风氧化带煤柱及采区边界煤柱、封闭不良钻孔煤柱等。一、防治水煤(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到最低限度，以提高资源利用率。3)留设防水煤(岩)柱必须与当地的地

2、质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。4)一个井田或一个水文地质单元的防水煤(岩)柱应该在它的总体设计中确定，即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。5)在多煤层地区，各煤层的防水煤(岩)柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤(岩)柱，致使整个防水煤柱失效。6)在同一地点有两种或两种以上留设煤(岩)柱的条件时，所留设的煤(

3、岩)柱必须满足各个留设煤(岩)柱的条件。7)对防水留设煤(岩)柱的的维护要特别严格，因为煤(岩)柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤(岩)柱无效。防水煤(岩)柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤(岩)柱的完整性。8)留设防水煤(岩)柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考，如果需要采用，应适当加大安全系数。9)防水煤(岩)柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。二、防水煤(岩)柱

4、的计算依据(1)矿井水文地质条件属中等类型；(2)因未获得煤的抭张强度资料，类比我省煤炭指标取KP=10kgf/cm2考虑。(3)因无含水位标高资料，该矿井开采中最大埋深约350m，即水头压力按P=35kgf/cm2考虑。(4)煤层厚度按储量核实报告提供的C6、C7、C8、C13煤层最大厚度1.2、1.05、1.1、1.02m考虑。(5)安全系数A取值范围2～5，本设计因已按最大埋深计算，故按4考虑。(6)地质报告未发现有断层，因此按井田内未来揭露断层落差小于30m考虑。(7)未提供井田内存在钻孔的有

5、关资料，暂不计算。三、计算方法、过程与结果1、断层防水煤(岩)柱的留设断裂不发育，煤层中局部有小断裂错动，但由于延伸短（3～５m）、断距小（0.3～1.0m）、对煤层连续性破坏不大，因此按井田内未来揭露断层落差小于30m考虑，按下式计算：式中:L——顺层防水煤柱宽度(m)。M——煤层厚度或采高(m)。KP——煤层的抗张强度(kgf/cm2)。P——水头压力(kgf/cm2)。A——安全系数，一般取2-5，本次设计取4。计算结果如下:今后若揭露落差大于15m，断层两侧各留设30m防水煤柱，落差大于30m

6、，断层两侧各留设50m防水煤柱。2、田边界煤柱的留设该矿水文地质条件类型为中等类型，井田边界煤柱可按下述公式计算隔离煤柱宽度：L＝0.5KM≮20m式中：L——顺层防水煤柱宽度（m）；M——煤厚或采高（m）；KP——煤的抗张强度（kgf/cm2），KP＝10kgf/cm2；P——水头压力（kgf/cm2），P＝35kgf/cm2；K——安全系数，一般取2～5，本设计取4。则计算的各煤层隔离煤柱宽度如下表：3、主要巷道防水煤(岩)柱的留设主要巷道煤柱留设计算结果如下：4、水淹区或老空积水区(采空区)防水

7、煤(岩)柱的留设(1)在水淹区或老空积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍，经计算为10×3.2=32m。(2)在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采时的煤柱留设，采用下式计算:式中:L——顺层防水煤柱宽度(m)。M——煤层厚度或采高(m)。KP——煤层的抗张强度(kgf/cm2)。P——水头压力(kgf/cm2)。K——安全系数，一般取2—5，本次设计取4。计算结果如下:(3)在水淹区或老空积水区下回采时，防水煤(岩)柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和，

8、因此按下式计算:该矿煤层顶板多为粉砂岩(或细砂岩)，按中硬岩石考虑:式中:h导裂——导水裂隙带高度(m)。h保——保护层厚度。M——煤层厚度或采高m由此可知，实际开采过程中若探到C6、C7、C8、C13煤层上覆煤层存在采空区且其间距依次小于30.94、28.64、29.42、28.16m，在煤层中留设相应的煤柱或事先疏放上部采空区水或经探证实无水时，然后才能开采，否则必须留设煤柱。5、煤层露头风氧化带煤柱根据《矿井水文地质规程》及《建筑物、水体、铁路及主