防水煤柱留设设计

贵州赤天化能源有限责任公司桐梓县花秋镇花秋二矿
防隔水煤（岩）柱留设设计
编制单位：地测部
编制日期：2018年11月8日
会审表
桐梓县花秋二矿
防隔水煤（岩）柱留设设计
为进一步加强矿井防隔水煤（岩）柱的管理，夯实矿井安全生产，使各项规程、安全防隔水煤（岩）柱的措施既有现场施工、作业针对性，又具有科学实用、可操作及规范延续性，使其更好地指导作业现场，更好地服务于矿井安全生产，特制定防隔水煤（岩）柱设计，望各相关单位严格遵照执行：
一、防隔水煤（岩）柱的确定
在受水害威胁的地方，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，以防止地下水或其它水源溃入工作面，所留的煤（岩）柱就叫防水煤（岩）柱。

㈠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。

根据该矿井的实际情况，需留设以下防水煤（岩）柱：
1、断层防水煤（岩）柱
在导水或含水断层两侧，为防止断层水溃入井下而留设的煤柱；当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层溃入井下而留设的煤柱。

2、导水钻孔防水煤柱
勘探阶段施工的钻孔，往往能贯穿若干含水层，若封孔质量不好，则人为地沟通了本来没有水力联系的含水层，使煤层开采的充水条件复杂化，为防止上覆含水层中的水溃入井下而留设的煤柱称为钻孔防水煤柱。

3、相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱。

相邻水平或采区边界防水煤(岩)柱主要是防止相邻水平、采区的积水进入本区而留设的保护煤柱。

4、矿井边界煤（岩）柱。

矿井边界防水煤(岩)柱主要是防止相邻矿井的积水进入本矿井而留设的保护煤柱。

5、老窑积水区防水煤（岩）柱。

老窑积水区防水煤(岩)柱主要是防止老窑、采空区的积水进入本区而留设的保护煤柱。

㈡防水煤（岩）柱的留设
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 ＝0.5KM P K P /3
式中：L-顺层防水煤柱宽度（m ）；
M-煤厚或采高（m ），为1.64m ；
K P -煤的抗张强度（kgf/cm 2），K P 取10kgf/cm 2；
P-水头压力（kgf/cm 2），P ＝29kgf/cm 2；
K-安全系数，一般取2～5，本设计取5。

则： L ＝0.5×5×1.6410/293⨯＝12.09（m ）
根据上述计算，结合实际情况确定：开采断层两侧煤层时留设20m 防水煤柱。

2、导水钻孔防水煤柱的留设
在该矿区域内暂无导水钻孔存在，当发现导水钻孔，即按下列方法留设防水柱水煤柱。

当导水钻孔的位置比较确切，有测斜资料可以定位，但地面启封和井下探查处理都有困难时，按下述公式留设防水煤柱：
L ＝0.5KB P K P /3
式中：L-防水煤柱宽度（m ）；
B-巷道的跨度（宽或高取其大者）（m ），B ＝2.5m ；
K P -煤的抗张强度（kgf/cm 2），K P ＝10kgf/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4。

则：L ＝0.5×4×2.5×10/503⨯＝19.36（m ）
用上式计算后，再用下式计算结果进行校正。

取其大值为半径，以钻孔中心点为圆心，所得圆面积即为导水钻孔的防水煤柱。

L ＝Hcos α+F
式中：L-导水钻孔防水煤柱厚度（m ）；
H-导水裂隙带高度（m ）；
α-岩层塌陷角（°）；
F-钻孔偏离系数。

3、矿井边界、相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱的留设
水文地质条件中等类型的矿井，可用下述公式计算煤柱宽度： L ＝0.5KM P K P /3
式中：L-顺层防水煤柱宽度（m ）；
M-煤厚或采高（m ），为1.64m ；
K P -煤的抗张强度（kgf/cm 2），K P ＝10kgf/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5。

则： L ＝0.5×5×1.6410/503⨯＝15.87（m ）
根据上述公式，经计算并结合实际情况，确定矿井边界、相邻水平或采区边界分别留20m 煤柱。

4、老窑或采空区防水煤（岩）柱的留设
L ＝0.5KM P K P /3
式中：L-防水煤柱宽度（m ）；
M-煤厚或采高，1.64m ；
K P -煤的抗张强度（kgf/cm 2），K P 取90kgf/cm 2；
P-水头压力（kgf/cm 2），P ＝100kgf/cm 2；
K-安全系数，一般取2～5，本设计取5。

则：开采时L ＝0.5×5×1.6409/1003⨯＝7.48（m ）
经计算并结合实际情况确定，老窑或采空区防水留30m 煤柱。

各类防水煤柱留设情况见表。

1、积水线：积水边界线（采空区范围），其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定。

2、探水线：根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及其资料可靠程度、采空区和巷道受矿山压力破坏情况等因素确定，具体规定如下：
⑴对采掘工作造成的老空、老巷、硐室等积水区，如边界准确，水压不超过10kPa 时，探水线至积水区的最小距离：煤层中不得小于30ｍ，岩层中小于20ｍ。

⑵对虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置的积水区，探水线至推断积水区边界的最小距离不得小于60ｍ。

⑶对有图纸资料的小窑，探水线至积水区边界的最小距离不得小于60ｍ；对没有图纸资料可查的小窑，必须坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，防止发生透水事故。

⑷掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至最大摆动范围预计
煤柱线时的最小距离不得小于60ｍ。

⑸石门揭开含水层前，探水线至含水层的最小距离不得小于20ｍ。

3、警戒线：
沿探水线外推50～150ｍ（在上山掘进时指倾斜距离）即为警戒线。

四、防水煤（岩）柱设计要求
1、防水煤（岩）柱的尺寸，应根据以上确定的留设尺寸进行设计，不得随意更改。

2、矿井防水煤（岩）柱一经确定，不得随意变动，并通报相邻矿井。

严禁在各类防水煤（岩）柱中进行采掘活动。

3、相邻矿的分界处，应当留设防水煤（岩）柱。

矿井有充水性的断层必须在断层两侧留防水煤（岩）柱。

五、防水煤（岩）柱审批制度
1、改变施工方案和措施，必须经矿长（工程师）审批同意并上报上级主管部门备案同意后才准施工。

2、当井下结构发生变化时，只有在补充措施完善后才准作业。

3、任何人不得改变煤矿设计方案，需改变方案时，一律经主管部门同意。

赤能安〔2018〕47 号
贵州赤天化能源有限责任公司
关于《桐梓县花秋二矿防水煤柱留设设计》
的批复
桐梓县花秋二矿：
你矿上报的花煤字[2018]35号文《桐梓县花秋二矿防水煤柱留设设计》已收悉，公司组织相关业务部门进行了审查，现批复如下：
1、原则同意你矿《桐梓县花秋二矿防水煤柱留设设计》。

2、你矿务必组织相关管理人员及职工认真学习，并逐项落实。

3、加强职工队伍防治水培训。

4、严格按设计方案留设各类防水煤柱。

贵州赤天化能源有限责任公司 2018年11月21日
主题词：防水煤柱留设设计批复送：公司领导
发：安全生产相关部门印10份贵州赤天化能源有限责任公司 2018年11月21日。