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案

仁禾煤矿地测科

2015年4月5日

防隔水煤柱留设设计案

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、下煤组之间采用门联络，各煤层之间采用正、反门联络，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》

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到安全限度，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、煤层的组合结构式等自然因素密切结合，与采煤法、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(岩)柱必须满足各个留设煤(岩)柱的条件。

7)对防水留设煤(岩)柱的的维护要特别格，因为煤(岩)柱的任一处被破坏，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。

3.防水煤(岩)柱的留设计算、法与结果

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系、含水层的水压以及采矿活动对断层的重复破坏作用。因此，在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。煤层直接和富含水层、导水断层接触，顶底板无突水可能，即煤柱主要是顺层受压时，常以下述计算公式计算煤柱宽度：

L ＝KM P K P /3

式中：L ——顺层防水煤柱宽度（m ）；

M ——煤厚或采高；4、5、7、8、10、14、23、24、25、28、29号煤层

平均厚度为1.69m 、1.42m 、1.78m 、1.22m 、1.32m 、1.39m 、1.73m 、1.48m 、1.98m 、

1.38m 、1.4m ；

K P ——煤的抗强度（kgf/cm 2），K P 取9kgf/cm 2；

P ——水头压力（kgf/cm 2），P ＝50kgf/cm 2；

K ——安全系数，一般取2～5，本设计取3。

则： L

4＝3×1.69×20.7（m ）

L

5＝3×1.42×＝17.4（m ）

L

7＝3×1.78×＝21.8（m ）

L

8＝3×1.22×＝14.9（m ）

L

10＝3×1.32×＝16.2（m ）

L

14＝3×1.39×＝17.0（m ）

L

23＝3×1.73×＝21.2（m ）

L

24＝3×1.48×＝18.1（m ）

L

25＝3×1.98×＝24.2（m ）

L

28＝3×1.38×＝16.9（m ）

L

29＝3×1.4×＝17.1（m ）

根据本矿的实际情况，开采时断层两侧煤层各留25m 防水煤柱。

2）煤层露头防隔水煤（岩）柱

该矿属无覆盖或粘土类微透水松散层覆盖的煤层露头，煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按以下公式计算：

Ｈ防=Ｈ冒+Ｈ保

根据上式计算的值，不得小于20m 。式中冒高（H 冒）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。

式中：H 防-----防隔水煤（岩）柱高度（m ）；

H 冒-----采后冒落带高度（m ）；

H 保-----保护层厚度（m ），一般为5—15m ，取10m ；