各类防隔水煤(岩)柱的尺寸要求计算.doc

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：
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20m。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：

L=0.5KM ≥20m
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)≥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；
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。】Ha值应当根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压（p）与防隔水煤（岩）柱厚度（M）的比值（Ts=p/M）,并将各点之值标到以Ts=p/M为横轴，以埋藏深度Ｈ０为纵轴的坐标纸上，找出Ts值的安全临界线（图3-4）。
Ha值也可以按下列公式计算：
Ｈa＝+10
式中： P—防隔水煤（岩）柱所承受的静水压力（MPa）；
Ts—临界突水系数（MPa／m）
10—保护带厚度（一般取10m）。

图3-4Ts和Ｈ０关系曲线图
本矿区如无实际突水系数，可参考其他矿区资料，但选用时应当综合考虑隔水层的岩性、物理力学性质、巷道跨度或工作面的空顶距、采煤方法和顶板控制方法等一系列因素。
四、煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱的留设
在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下（图3-5），防隔水煤（岩）柱的留设应当考虑2个方向上的压力：一是煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤层方向上的压力。

图3-5煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱留设图
当考虑底部压力时，应当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（Ha）的计算值，并不得小于20m。其计算公式为
L=Ha／sinα ≥20 m
式中：α—断层倾角（°）；
其余参数同前。
当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，按附录三之二计算煤柱宽度。
根据以上两种方法计算的结果，取用较大的数字，但仍不得小于20m。
如果断层不导水（图3-6），防隔水煤（岩）柱的留设尺寸，应当保证含水层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离，在垂直于断层走向的剖面上大于安全煤柱的高度（Ha）时即可,但不得小于20m。

图3-6煤层位于含水层上方且断层不导水时防隔水煤(岩)柱留设图
五、水淹区或老窑积水区下采掘时防隔水煤（岩）柱的留设
1.巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离，不得小于巷道高度的10倍。
2.在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采时，若水淹区或老窑积水区的界线已基本查明，防隔水煤（岩）柱的尺寸应当按附录三之二的规定留设。
3.在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤（岩）柱的尺寸，不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。
六、保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设
保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设，可参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》执行。
七、保护通水钻孔防隔水煤（岩）柱的留设
根据钻孔测斜资料换算钻孔见煤点坐标，按附录三之二的办法留设防隔水煤(岩)柱，如无测斜资料，应当考虑钻孔可能偏斜的误差。
八、相邻矿（井）人为边界防隔水煤（岩）柱的留设
1.水文地质简单型到中等型的矿井，可采用垂直法留设，但总宽度不得小于40m。
2.水文地质复杂型到极复杂型的矿井，应当根据煤层赋存条件、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，应当根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算（见图3-7a）。
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（见图3-7b）。

HL—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
图3-7多煤层地区边界防隔水煤（岩）柱留设图
导水裂缝带上限岩柱宽度Ｌy的计算，可采用以下公式：
Ly=× ≥20m
式中Ly--导水裂缝带上限岩柱宽度,m;
H--煤层底板以上的静水位高度，m;
HL--导水裂缝带最大值，m；
Ts--水压与岩柱宽度的比值，可取１。
九、以断层为界的井田防隔水煤（岩）柱的留设
以断层为界的井田，其边界防隔水煤（岩）柱可参照断层煤柱留设，但应当考虑井田另一侧煤层的情况，以不破坏另一侧所留煤（岩）柱为原则（除参照断层煤柱的留设外，尚可参考图3-8所示的例图）。

煤柱宽度；Ls,Lx-上、下煤层的煤柱宽度；Ly-导水裂缝带上限岩柱宽度；Ha、Has、Hax-安全防水岩柱厚度；HL-导水裂缝带上限；p—底板隔水层承受的水头压力
图3-8以断层分界的井田防隔水煤（岩）柱留设图