区段煤柱防隔区段老空水的使用探讨.doc

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1、区段煤柱防隔区段老空水的使用探讨区段煤柱防隔区段老空水的使用探讨［摘耍］本文论述的是不同区段安全煤柱宽度尺寸与区段安全煤柱倾向尺寸按上区段平巷下帮支承压力的分布、区段老空水水头和上、下两个区段采煤工作面开采后其导水裂隙带不沟通的关系。本论述可为区段防隔水煤柱宽度的设计和区段老空水水头的控制提供理论依据和技术支撑。［关键词］区段安全煤柱区段老空水沿空送巷中图分类号:P618.11文献标识码:A文章编号：1009-914X(2014)30-0163-02为了保证采煤工作面正常、安全地进行生产，采煤工作面区段间通常耍留设安全煤柱，即区段安全煤柱。它具有以下作用：1•维护了

2、机、风两巷，以满足采煤工作面回采期限的需要；2.形成采煤工作面通风网络，以满足采煤工作面回采期间风量的需耍；3.满足了目前生产条件下的煤炭运输和运料的需要；4.满足了隔离区段老空水的需耍等。从上述区段煤柱的作用可以看出，区段安全煤柱使用的合理与否,直接影响煤炭开采是否安全，甚至是否能够进行开采。为此，安全、正确、合理、经济地使用区段安全煤柱对煤矿开采极为重耍。本文重点论证的是在存在区段老空水的情况下，区段安全煤柱的合理留设。伴随着煤炭工业的发展，区段间的隔离产生了留煤柱法、沿空留巷法、沿空送巷法等，目前，在采矿深度较大的情况下，区段老空水的范围越来越广，危害日趋严重

3、，以往的留煤柱法不能满足抵抗区段老空水水压、水位、水量的需耍，区段安全煤柱尺寸的变化需耍重新考虑、分析、论证，找出其规律，下面我们从以下儿个方面来进行分析论证。在通常情况下，区段安全煤柱倾向尺寸按上区段平巷下帮支承压力的分布来考虑。上区段平巷下帮支承压力分布的峰值是在其下方分布有固定(侧向)支承压力，此压力从采空区煤体边缘向煤体深部可分三个不同的矿压显现带。如图1所示。从图1屮可以看出。煤体边缘为卸载带，在此带内，煤体在不同程度上产生变形和破坏。使其承载能力降低，透水性增强，此带的宽度一般小于6m。由于煤体边缘遭到破坏后己基本上失去承载能力。上覆岩重即向煤体深部转移

4、，从而形成支承压力影响带。在此带内，由于强大的支承压力(一•般比原岩应力高1〜2倍)，导致煤层发生剪切破坏，从而形成预生裂隙，即此带内原生裂隙增大，还会出现新裂隙。其峰值分布在采空区下方8-20m,影响范围距采空区边缘往下约30肌依据上述分析和《煤矿防治水规定》附录三之五之1条件,即巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进吋，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍可以得出下区段上平巷的位置可有以下三种合理的选择，即布置在距上区段平巷下帮5〜6m处；布置在距上区段平巷下帮8〜10m处(常规布置)；布置在距上区段平巷下帮30m处。下面以平煤集团十一矿戊9-10在810

5、m深处指标参数为例，就这三种尺寸的区段煤柱能够适应的区段老空水的水头高度做一分析。1・依据图1可知，当下区段上风巷采用沿空送巷时，则区段间可留设5m宽的煤柱，则其可承受的最大水压为：P二(L/0.5kM)2Kp/3P—水头压力(MPa)；L—煤柱留设的宽度(m)；K—安全系数(2-5)；煤层厚度或釆高(m)；Kp—煤的抗拉强度(MPa)根据本釆面煤层物理性质、煤层厚度、结构、构造和安全性等因素，计算参数选定如下：K—安全系数选取5；煤层厚度及釆高3m；L—煤柱留设的宽度5(m)；Kp—煤的抗拉强度4M5.则P~0.96Mpa2.依据图可知，当下区段上风巷上帮距上区段

6、平巷下帮的距离留设8m宽的煤柱，则其可承受的最大水压为：P=(L/0.5kM)2Kp/3P—水头压力(MPa)；L—煤柱留设的宽度(m)；K—安全系数(2-5)；M—煤层厚度或釆高(ni)；Kp—煤的抗拉强度(MPa)根据本釆面煤层物理性质、煤层厚度、结构、构造和安全性等因素，计算参数选定如下：K—安全系数选取5；M—煤层厚度及釆高3m；L—煤柱留设的宽度8(m)；Kp—煤的抗拉强度4MP&.则P~l・52Mpa3.下区段上风巷布置在距上区段平巷下帮的距离^30m处时，其安全性应考虑三个方面。3.1下区段上风巷布置在距上区段平巷下帮30m处时，是否避开了沿倾斜支承压

7、力峰值区，下面通过计算沿倾斜支承压力峰值离煤体边缘的距离可以得到验证。沿倾斜支承压力峰值离煤体边缘的距离Lmax可按以下经验公式估算Lmax二17.015-0.475f-0.16Rc-0・199&+1・593M+1.7X10-3H,m式中f-煤层坚固性系数Rc-顶板岩石单向抗压强度，a-煤层倾角M-煤层采高H-开釆深度根据戊9-10在810m深处测得的煤层各项指标和安全性因素，计算参数选定如下：式中f二0.4〜1.02,按f取0.45考虑Rc二40.4MPaa二15。M=3mH二810mLmax=17.015-0.475X0.45-0.16X40.4-0.199