采场断层防水煤柱合理宽度
251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法
251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法：1、防水煤（岩）柱种类；本采区田地质构造较中等,无岩浆活动，井田内无河流。
根据本矿的煤层赋存特征，采区防水煤（岩）柱的种类确定如下：⑴井田边界煤柱；⑵井筒及大巷煤柱：⑶采空区隔离煤柱；⑷地面工业广场及村庄煤柱；⑸断层煤柱⑹陷落柱煤柱⑺风氧化带煤柱2、防水煤（岩）柱留设与计算结果根据采区防水煤（岩）柱的种类，按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。
⑴田边界煤柱：依据《采区初步设计》本矿留设20m。
⑵副井广场：副斜井、回风斜井均沿煤层反倾向掘进，地面工业广场煤柱保护等级确定为II级，围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角73°进行计算。
最大垂深为（1350-880）=470，其中表土层按20m，基岩按450m，计算结果为158m，加上围护带的宽度20m。
所以副井广场留设的煤柱宽度最大为158+20=178米。
③大巷煤柱：本矿1030m水平运输大巷、辅助运输大巷均沿2#煤层附件布置，距离5#煤层45m，岩石为中硬，小于8-10倍煤层厚度(8-10M=60.48-70.56m)，所以需留设煤柱，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》76、83条规定采用下式进行计算：S=2S1+2a f 0.6M)H(2.5 1+=S式中：a—受护井筒或巷道宽度的一半，（m），2.4S—保护煤柱，（m）S1—保护煤柱的水平宽度（m）H—煤层距离巷道的最大垂深，（m）,最大65m。
M—煤厚，（m），平均7.56mf—煤的强度系数，10Rc1.0=fRc—煤的单向抗压强度，Mpa,本矿煤性软，取10Mpa则10Rc1.0=f=1.00S1=21.4S=2S1+2a2=21.4×2+2.4×2=47.6m即1030运输大巷下侧需留煤柱47.6m，设计留设煤柱50m。
251采区安全煤柱和各种煤柱的留设和计算方法
251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法：1、防水煤（岩）柱种类；本采区田地质构造较中等,无岩浆活动，井田内无河流。
根据本矿的煤层赋存特征，采区防水煤（岩）柱的种类确定如下：⑴井田边界煤柱；⑵井筒及大巷煤柱：⑶采空区隔离煤柱；⑷地面工业广场及村庄煤柱；⑸断层煤柱⑹陷落柱煤柱⑺风氧化带煤柱2、防水煤（岩）柱留设与计算结果根据采区防水煤（岩）柱的种类，按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。
⑴田边界煤柱：依据《采区初步设计》本矿留设20m。
⑵副井广场：副斜井、回风斜井均沿煤层反倾向掘进，地面工业广场煤柱保护等级确定为II级，围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角73°进行计算。
最大垂深为（1350-880）=470，其中表土层按20m，基岩按450m，计算结果为158m，加上围护带的宽度20m。
所以副井广场留设的煤柱宽度最大为158+20=178米。
③大巷煤柱：本矿1030m 水平运输大巷、辅助运输大巷均沿2#煤层附件布置，距离5#煤层45m ，岩石为中硬，小于8-10倍煤层厚度(8-10M=60.48-70.56m)，所以需留设煤柱，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》76、83条规定采用下式进行计算：S=2S 1+2a f 0.6M)H(2.51+=S式中：a —受护井筒或巷道宽度的一半，（m ），2.4S —保护煤柱，（m ）S 1—保护煤柱的水平宽度（m ）H —煤层距离巷道的最大垂深，（m ）,最大65m 。
M —煤厚，（m ），平均7.56mf —煤的强度系数，10Rc 1.0=fRc —煤的单向抗压强度，Mpa,本矿煤性软，取10Mpa 则10Rc 1.0=f =1.00S 1=21.4S=2S 1+2a2=21.4×2+2.4×2=47.6m即1030运输大巷下侧需留煤柱47.6m ，设计留设煤柱50m 。
不整合地层下开采防水煤柱合理宽度的研究
ＣＡＯ ｕｊ ，ＷＡＮＧ ｉ— ｎ ＩＨｏ ｇｇ ａ ｇ Ｑｉ—ｕ Ｊｎ ａ ，Ｊ ｎ － ｕ ｎ （ ｃ ｏ ｌ ｆＣ ｖｌａ ｄ Ｅｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙＢｅ ｉｇ，Ｂｅ ｉｇ １ ０ ８ ，Ｃ ｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｉｉ ｎ ｖｒ ｍｅ ｔｌ ｏ ｏ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｉｎ ｙ ｊ ｉｎ ０ ０ ３ ｈｉａ ｊ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｅ ｍ ｎ ｕ ｔ ｒ ａ ｙ ａ ｅ ａ ｇ ｌｒ ｕ ｃ ｎ ｏ ｍｉ ． Ｉ ｒ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｗａ ｅ ｌ ｗｉｇ ｆ ａ — ｅｓａ ａ ｄｑ ａ ｅｎ ｒ ｒ ｎ ｕａ ｎ ｏ ｆｒ ｔ ｙ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｒ ｖ ｎ ｔｒｆ ｏ ｎ ｒ ｃ ｔ ｒ ｄ ｚ ｎ ｆｏ ｅ ｌ ｉ ｇ ｓ ｒ ｔ ｏ ｎ ｃ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｙ ｔｉ ｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｔ ｅ ｅ ｔ ｉ ｄ ｈ ｏ ｈ ａ ｅ ａ — ｕ ｅ ｏ ｅ ｏ ｖ ｒｙｎ ｔ ａ ａ ｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ｑ ａ ｅ ｎ ｒ ，ｉ ｓ ｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ｓ ｔａ ｃ ｒ ａｎ ｗｉ ｔ ｆ ｔ ｅ ｌｔ ｒ ｌｗａ
。 中图 分 类 号 ：Ｔ ３ ５ Ｄ ２ 文献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１０ —４ ５ （０ ２ ３ ０ ６ ４ ０ ４ ０ １ ２ １ ）０ —０ ６ —０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｓ ｎａ ｌ ｄ ｈ ｏ ｔ ｒ ｏ ｆｃ ａ ｉｌ ｒ ｗｈ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｒ ａ ｏ ｂ ｅ ｗｉ ｔ ｆｗａ ｅ ｐｒ ｏ ｏ ｌｐ ｌ ｅ ａ
承压水上开采防水煤柱临界宽度研究
为确 定柳泉 矿 ７ 采 区的地质情况 ， 据现有 １ 根 的水 文地 质 资料 及 ７９煤 的顶底 板力 学 性质 ， 、 采 用 固流耦 合模 型 ， 分析 在距 ７煤底板 ９ 存有 ０ｍ处 承 压水 的情况 下 ，水 的渗流 与工作 面开采 的耦 合
关系。
４ ． 受水害威胁的储量达 ２０ ｔ ７ ％， ５ ５ 亿 。从近年的 开采情况看，每年采出受水害威胁的煤炭还不到 总储量 的 １％。因此 ， 果不 能 解放 这 些受 水 害 ０ 如
底 板破坏 深度 以及相应 的 防水 煤柱 临界宽度 。
０ 引 言
我 国许 多煤 田的水 文 地 质 条件 十 分 复 杂 ， 在 煤 层开 采过程 中受 到多 种水 体 的威胁 ，煤矿 防治 水 问题 是煤矿生 产及科 研 中的一 大技 术难题 。据 初 步 统 计 ，全 国重 点 煤 矿 中受 水威 胁 的矿 井 占
为：
＝
寺 ［ 长） －］ １ ］
其 中：
（ ） 大 主应 力 云 图 ｄ最
Ｐ＝ Ｋ Ｔ Ｈ
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式 中 为岩 层 与 顶 底 板 间 的 摩擦 系数 ； 为
见 断层 ， 未发现煤 层变薄 不可采 现象 ， 底板 均为 顶 砂岩， 坚硬 ， 顶板 稳定 ， 回采巷道 支护为 木支 护 ， 无
留 ２ ０ ｍ保护煤柱时 ， 采场及断层处水压及应
力 云 图如 图 １ 示 。 所
冲击 地压 现象 ， 工作面走 向长 ３０ｍ左 右 ， ０ 回采巷 道 维修量 不大 ，工作面 回采过程 中没有 发现滴 淋
要 ］ 防水煤 柱 的合理 留设 ， 带压 开采 至 关重要 的一 个环 节 ， 实践证 实， 大 多数 突 是 采矿 绝 水都发 源于地质 构造， 尤其 是特 大型 突水。合理 留设 防水煤柱 是 防止构 造 突水的 重 要措施。 在柳泉矿 ７ 煤实际情况的基础上， 通过 Ｆ Ａ Ｌ Ｃ模拟与理论计算相结合的方 法 ， 出 了确定 煤柱 临界 宽度 的公 式。 提 ［ 键词 ］ 防水煤 柱 ；Ｌ Ｃ模 拟 ； 关 ＦＡ 临界 宽度 ［ 中图分类号 ］Ｔ ８２． 文献标识码 ］Ｂ ［ Ｄ ２￣ ３［ 文章编号］１７ － ４ （ １） ０８ ６２９ ３ ０ｏ ６ ０ ３ ９ ２ ０ 采 区揭 露断层 统计 数据 ，假设 遇有倾 角 为 ６。 、 ０ 落差 为 ３ ５ｍ正断层 时 ，分 析不 同工作 面长 度下 ，
依据矿压规律合理确定煤柱宽度
依据矿压规律合理确定煤柱宽度郑伟【摘要】由于5号、6号煤层为近距离煤层,5号煤层工作面开采后留设的区段煤柱对下覆煤层形成高应力区域,使位于煤柱下方6号煤层工作面回采和掘巷时支护难度增加,所以确定合理的煤柱宽度,对开采下覆煤层提供有力技术资料.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P19-22,25)【关键词】煤层;规律;煤柱;宽度【作者】郑伟【作者单位】山西焦煤投资公司,山西太原030021【正文语种】中文【中图分类】TD822.31.1 工作面概况26302工作面为沿煤层倾向布置的长壁式回采工作面。
东边为昌平煤矿的矿界；南边已回采完的26304工作面，西面为北翼大巷；北面为已回采完的25301工作面。
26302工作面走向长800m，工作面底板标高420～540m，地面标高820～923m，布置在已采完的25302工作面下方，工作面布置如图1所示。
选择26302工作面胶带巷作为试验巷道，26302工作面胶带巷布置在25302工作面采空区下方，与25302工作面胶带巷内错4m。
1.2 工作面地质条件26302工作面总体呈单斜构造，煤层整体倾向西，平均倾角5°，根据相邻工作面巷道资料，预计本工作面掘进时将遇到4条断层，2个无炭柱。
1.3 工作面煤层赋存状况某矿26302工作面所采煤层为6号煤层，煤层为亮黑色，为焦煤。
煤层厚度变化为3.15～4.4m，平均煤层厚度为3.75m，煤层赋存较稳定。
根据26302工作面钻孔综合柱状图岩层分布规律，可以确定工作面基本顶为距煤层顶板2.55m的细粉砂岩，厚度为1.65m，黑色，有植物碎片化石；直接顶为泥岩厚度2.6m，黑色，中厚层状，平坦断口，半坚硬；直接底为泥岩厚度1.2m，灰黑色，层状，可见植物根茎化石；老底为K3砂岩，厚度3.3m，灰褐色，坚硬。
煤层开采过程破坏了原岩应力场的平衡状态，引起应力重新分布。
急倾斜坚硬煤层开采防水煤岩柱留设方法
急倾斜坚硬煤层开采防水煤岩柱留设方法摘要：文章综合分析福建省高陂井田急倾斜煤层开采的实际特点，就开采急倾斜坚硬煤层防水煤岩柱留设方法进行总结与分析，提出预防措施，从而减少或杜绝采掘工作面水害事故的发生。
关键词：急倾斜坚硬煤层隔水煤岩柱留设矿井水害事故是危及矿井安全生产的五大灾害之一，它不但影响该矿井安全生产，而且还造成矿井作业人员的人身安全，甚至还对周边的矿井造成重大财产损失和人员的伤亡，地表水、矿井水和裂隙水灰岩水从矿井采空区、钻孔和砂岩裂隙等导水通道进入井下采掘工作面，通过导水通道的各种矿井水的涌水量超过矿井中央泵房的最大排水能力时，就会造成重大水灾事故。
2011年龙岩市新罗区某矿，由于水文地质情况不明，又未采取必要的措施，巷道掘进遇导水断层导通地下灰岩水。
灰岩水通过导水通道进入采掘工作面，造成井下涌水量突然超过矿井的中央泵房最大排水能力，导致全矿被淹的重大水灾事故。
1 急倾斜坚硬煤层赋存条件福建煤电公司高陂煤矿矿区中井田属童子岩组三段地层，井田范围内有4层急倾斜煤层（13#、18#、19#、23#），岩性为细砂岩、砂质泥岩、泥岩，地层稳定性好，岩石质量好，岩体较完整。
矿区内岩层均为富水性弱至中等的裂隙水，对工作面不会造成危害，含水层补给来源少。
但高陂煤矿周边小窑较多，且小窑入侵严重，存在部分小煤老空积水。
2 防水煤岩柱留设原则①防水煤岩柱留设必须做到科学合理、安全、减少煤炭损失。
②防水煤岩柱留高设必须考虑高陂井田地质构造、水文地质条件、急倾斜煤层特性、开采方法等因素。
③多煤层开采，各煤层的防水煤岩柱必须统筹考虑，因高陂井田的13#和14#的层间距只有4 m，所以开采13#煤层时要同时留设好13#、14#两层煤的隔水煤岩层柱，以免开采13#煤层影响14#煤层的防水煤岩柱，造成防水煤层柱失效。
④防水煤层柱留设计算公式参数选择尽量选用本井田资料，并且适当加大安全系数。
3 高陂煤矿急倾斜坚硬煤层防水煤岩柱留设计算方法高陂井田F0断层接近灰岩水，所以当高陂井田煤层开采至深部时，极易与F0断层伴生断层相连，常常成为含水层间联系的通道，可能把灰岩水导入工作面，造成淹井事故，所以在地质构造比较复杂特别是有预测有断层出现的采掘工作面掘采时必须要考虑如何留设防水煤岩柱，确保矿井安全生产。
保安煤柱留设
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：20m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤约为20m；对于厚煤层约为30～40m。
保护煤柱留设标准
xx边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；xx浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷xx置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：20m；采区煤层xx：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
xx边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层xx：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
防隔水煤岩柱的留设
三、防隔水煤〔岩〕柱的留设原则
4. 防隔水煤（岩）柱一般不能再利用，故应在安全可靠的基础上 把煤柱的宽度和高度降低到最低限度，以提高资源利用率。也可 以采用充填法、条带法，疏水降压和含水层改造等方法，消除水 患威胁，创造少留煤柱的条件。 5. 煤矿防隔水煤（岩）柱一经确定，不能随意变动，严禁在各类 防隔水煤（岩）柱中进行采掘活动。在水体下开采，提高采煤上 限的必须经省级煤炭行业管理部门审批。 6. 防隔水煤（岩）柱留设和计算所需要的数据，必须在本地区通 过试验确定，邻区或外地的数据只能参考。如果需要采用，应结 合本地情况适当加大安全系数。
二、防隔水煤〔岩〕柱的种类
根据《煤矿防治水规定》和《煤矿安全规程》，防隔水煤 （岩）柱主要有以下7种。 1. 煤层露头防隔水煤（岩）柱； 2. 断层防隔水煤（岩）柱； 3. 水淹区和老空积水区下防隔水煤（岩）柱； 4. 地表水体防隔水煤（岩）柱； 5. 钻孔和陷落柱防隔水煤（岩）柱； 6. 相邻井田边界防隔水煤（岩）柱； 7. 上下水平、相邻采区或相邻工作面防隔水煤（岩）柱。
a
M 〔17-6〕
tan sin tan
三、煤层与强含水层或导水断层或不导水断层接触防 隔水煤〔岩〕柱的留设和计算
图17-5 防隔水煤〔岩〕柱尺寸L计算示意图
❖ 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平安开采的地质、水文地质资料来确定。
三、煤层与强含水层或导水断层或不导水断层接触防 隔水煤〔岩〕柱的留设和计算
——隔水层的平均重度， MN/m3；
Kp——隔水层的平均抗拉强度，MPa； p——隔水层承受的水头压力，MPa。
四、煤层位于含水层上方且断层导水和不导水时防隔水 煤〔岩〕柱的留设和计算
断层上盘防水煤柱合理宽度研究
西
安
科
技
大
学 学
报
２１ ０ ０丘
１ 矿山压力对煤柱的破坏作用。留设的断层防水煤柱除了煤体 自身的裂隙性 、 ） 非均质性 和不连续性
以外 ， 在矿 山压力 作用 下将煤 柱沿 宽度 方 向分成 了不 同 的物 性状 态 ： 服 区和 弹 性核 区。屈 服 区 的产 生 屈 是 由于煤柱 靠 近采场一 侧 ， 承压 力超 过其极 限强 度 ， 而 引起 边 缘 的这 部分 煤 体 片帮 ， 生裂 隙发 生 破 支 从 产 坏 ， 成屈服 区 ， 一范 围内的屈 服 区煤 体主要 由破 碎 区和塑性 区组成 ’ 成 为 强渗 透 区 ， 本 上 已丧 失 形 这 ， 基
未 考 虑采场 矿 山压 力这 个 重要 因素 ； 的 留设 方 法 虽然 考 虑 了矿 山压 力 对 煤 柱 体 的破 坏 作 用 Ｊ但 是 没 有 ，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有考虑到断层在形成过程中构造应力和断层带内水压力共 同作用下煤体渗透性能的改变 ； 有的留设方法 虽然同时考虑了矿山压力 、 构造应力和断层带内水压力对煤柱体 的共 同破坏作用 。 ， ｊ但是却没有考虑到
文 章 编 号 ：１７ ６ ２—９ １ （Ｏ Ｏ Ｏ ０ ２ ０ ３ ５ ２ Ｌ ）５— ５ ３— ８
断层 上 盘 防水 煤 柱 合 理 宽 度 研 究
刘 洋 一伍永平 王永胜 ， ， ，
（ ． 安科 技大学 能源学 院 ， １西 陕西 西安 ７ ０ ５ ； ． １０ ４ ２ 煤炭科 学研究总院 西安研究 院 ， 陕西 西 安 ７ ０ ５ ） １０ ４
关 键词 ：断层 ；防 水煤 柱 ；屈服 区 ；弹性核 区 ；裂 隙 区 中图分 类号 ： Ｄ ８ ３ Ｔ ２ 文献标 志 码 ： Ａ
防隔水煤柱留设设计
12302工作面和12200采空积水区防隔水煤柱留设设计书一、留设防水煤柱的目的：防止12200采空区积水（1.6万m3）溃入新布置的12302工作面。
二、12200采空区和12302工作面水文地质概况：三、煤柱留设的依据和设计计算：1、图纸：采掘工程平面图（1：2000）2、数据：岩移角利用赵坡煤矿岩层移动角资料：上山移动角δ上=δ1=72°下山移动角δ下=δ2=71°防隔水煤柱受到的侧向水头压力（kg/cm2）,2.89 kg/cm2。
12下煤的抗张强度（kg/cm2）,5.87kg/cm2（据《煤矿安全手册》）。
3、根据《矿井水文地质规程》第37条的规定，凡属下列情况之一者，必须留设防水煤（岩）柱：①煤层露头风化带。
②含水、导水或与富含水层相接触的断层。
③矿井水淹区。
④受保护的地表水体。
⑤受保护的通水钻孔。
⑥井田技术边界。
我矿属于上述第三种情况，因而应留设防水煤柱。
4、依据《规程》第38条规定，在水淹区下或老窑（老空）积水区同一煤层中进行开采时，若水淹区或老窑积水区的界限已基本查明，隔水煤柱的尺寸应按下列公式计算：L=0.5KM（3P÷K P）1/2≮20m5、煤柱留设宽度的计算：根据《水文地质规程》计算防隔水煤柱宽度的经验公式：L=0.5KM×（3P÷K P）1/2≮20m其中：L——煤柱宽度（m）K——安全系数（一般2～5），取K=5M——煤厚或采高（m），M=1.60mP——水头压力（kg/cm2），P=2.89 kg/cm2K P——煤的抗张强度（kg/cm2），K P =5.87 kg/cm2那么：L=0.5×5×1.6×（3×2.89÷5.87）1/2=4.86（m）同时《规程》规定：L不得小于20m，因此，所留设的煤柱宽度应为20m。
四、利用采动岩层移动角、冒落裂隙高度及最高水面岩柱宽度Ly验用：我矿单独开采12下煤层时，裂隙带高度依据《矿井中水文地质规程》中公式：H裂=100M÷（3.3n+3.8）+5.1M——累计采厚（取最大值1.65m）n——煤分层层数（取1）则：H裂=100×1.6÷（3.3×1+3.8）+5.1=27.6m12302和12200工作面防隔水煤柱示意图L1= H裂/tgδ1=27.6÷tg72°=9.0（m）L2= H裂/tgδ2=27.6÷tg71°=9.5（m）L= L1+Ly+ L2依据前面计算L=20m则Ly=L- L1- L2=20-9.0-9.5=1.5（m）即：12302和12200两工作面在最大冒落裂隙带处还有1.5m的岩柱，也即防隔水煤柱两边工作面的采空区在最大冒落裂隙带处没有“交手”。
矿井断层及大巷煤柱留设计算
矿井断层及大巷煤柱留设计算矿井断层作为生产中不可避免的地质构造，对矿井生产影响很大，探明不当或者煤柱留设不合理很容易造成断层导通含水层突水或采后断层受矿压影响滞后突水。
所以合理的留设保护煤柱，显得尤为重要，下面以一个案例详细介绍一下如何计算煤柱的宽度！一、断层煤柱留设原则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（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、断层煤（岩）柱留设依据1、《煤矿防治水细则》第五章“矿井防治水技术”第六节“防隔水煤（岩）柱留设”第九十二条规定“有以下情况之一的，应当留设防隔水煤（岩）柱：......与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层；......”同时第五节“水体下采煤”中第八十四条规定“......，在基岩含水层（体）或者含水断裂带下开采时，应对开采前后覆岩的渗透性及含水层之间的水力联系进行分析评价，确定采用留设防隔水煤（岩）柱或者采用疏干（降）等方法保证开采。
保护煤柱留设标准【最新版】
保护煤柱留设标准井田边界煤柱:30m;阶段煤柱:斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m;井田浅部防水煤柱:斜长为50m;断层煤柱:每侧各为20m;工业广场煤柱:根据工业广场占地面积，按几何作图法确定;斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m，两侧各为30m;煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱:20m;采区煤层上山:两巷中间为20m，两侧各为20m; 区段煤柱:斜长10m;矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱:30m;阶段煤柱:斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m;井田浅部防水煤柱:斜长为50m;断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m;落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
工业广场煤柱:根据工业广场占地面积，按几何作图法确定;斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m，两侧各为30m;煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱:采区边界煤柱的作用是:将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m;采区煤层上山:两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱:斜长10m;1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m;对厚煤层为20~30m。
采煤设计一般原则
采煤设计⼀般原则2、矿井⼯业资源/储量矿井⼯业资源/储量＝（122b）+（333）3k其中，k－可信度系数，根据本井⽥内地质构造、煤层稳定性，k取0.8。
矿井⼯业资源/储量＝（122b）+（333）3k＝544+100130.8＝1344.8万t3、矿井设计资源/储量矿井设计利⽤资源/储量为矿井⼯业资源量减去设计计算的断层煤柱、井⽥境界煤柱、地⾯建（构）筑物等永久煤柱损失量后的资源/储量。
即：矿井设计资源/储量＝矿井⼯业资源/储量－永久煤柱损失＝1344.8－10.85－57.17－94.66＝1182.12（万吨）永久煤柱损失的计算：a．断层煤柱损失：井⽥内⽆断层，故⽆断层煤柱损失。
b．防⽔煤柱损失：采空区防⽔煤柱＝采空区长3203采⾼3⽐重c．地⾯永久煤柱：在井⽥范围内村寨，压煤为M20、M25+26、M30、M35、M40、M59、M80、M107煤层，设计留设保护煤柱，其保安煤柱留设原则：⾸先在地形图上均以边界外推划出20m围护带，然后按煤层倾向向下⽅向移动⾓65°、向上⽅向按70°移动⾓投影到煤层上圈定压覆⾯积，然后计算煤柱。
d．井⽥境界煤柱：以所划定的矿区开采边界的铅垂线⾄所采煤层的投影线内推20m计算。
煤柱的计算详见第四章第六节矿井⽔害防治。
防⽔煤柱10.85万吨，村寨煤柱57.17万吨，井⽥境界煤柱94.66万吨，井筒、⼯业场地煤柱35.68万吨，⼆、矿井⽣产能⼒1、确定矿井设计⽣产能⼒的主要原则（1）符合矿区总体规划以及当地国民经济发展规划。
（2）⽴⾜于已探明、控制的资源/储量及范围，并考虑长远的发展。
（3）客观地对井⽥地质构造、煤层赋存条件、可利⽤资源/储量及其分布、煤层开采技术条件（特别是⽡斯）等进⾏分析研究。
考虑⽡斯限产、煤层合理开采顺序，按照合理集中⽣产的原则，对⼯作⾯和采区⽣产能⼒和接替关系进⾏认真的分析。
（4）充分考虑矿井外部运输条件、电⼚对燃煤的需求和部分优质块煤外销的可能性。
防隔水煤柱设计
长治县雄山振义煤业有限公司留设防隔水煤（岩）柱设计一、矿井简介山西长治县雄山振义煤业有限公司为兼并重组整合矿井，隶属于山西长治县雄山煤炭集团，采矿许可证证号：C1400002009111220045752。
井田面积3.753k ㎡，批准开采3、9、14、15号煤层，现采3号煤层，生产规模90万t/a ，开采深度：1049.97 —730m。
依据本矿生产现状，本矿需留设的保安煤柱种类包括各类防隔水煤柱、井田边界保护煤柱、村庄保护煤柱、地面工业场地保护煤柱、井筒保护煤柱、主要大巷保护煤柱等。
二、设计依据1、《矿井初步设计》2、《矿井初步设计安全专篇》3、《煤矿防治水细则》4、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》三、防隔水煤柱设计防隔水煤（岩）柱指的是：为确保近水体下安全采煤而留设的煤层开采上（下）限至水体底（顶）界之间的煤岩层区段。
《煤矿防治水细则》规定矿井防隔水煤（岩）柱应当由矿井地测机构组织编制专门设计，经煤炭企业总工程师组织有关单位审批后实施。
矿井防隔水煤（岩）柱一经确定，不得随意变动，严禁在各类防隔水煤（岩）柱中进行采掘活动。
为确保安全生产，特对本矿的防隔水煤（岩）柱进行设计。
有下列情况之一的，应当留设防隔水煤（岩）柱：（1）煤层露头风化带；（2）在地表水体、含水冲积层下和水淹区邻近地带；（3）与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层；（4）有大量积水的老窑和采空区；（5）导水、充水陷落柱与岩溶洞穴或地下暗河；（6）分区隔离开采边界；（7）受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔等。
当上部水体的水量大或底部含水层富水性强并且补给条件较好时, 应留设以防水为主要目的的防水安全煤柱，一般地, 防水安全煤柱的留设高度应等于导水裂隙带的最大高度加上一定厚度的保护层, 即:H 安≥H导+H保井田内断层及陷落柱较发育，对矿井采区合理分布和采煤工作面的连续推进有一定影响，未发现岩浆侵入，导水性也不大；但在煤矿开采中仍要继续注意断层、陷落柱的导水性，靠近断层、陷落柱采掘时，必须进行钻探调查，充分探明导水性，根据现场调查实际情况确定防隔水煤（岩）柱的距离。
矿井煤柱留设
矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为30～40m。
2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8～15m。
对于厚煤层约为30m。
3、运输大巷一侧煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20～30m；对于厚煤层约为25～50m。
4、回风大巷一侧煤柱宽度：对于薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为20～30m。
5、采区边界两个采区之间的煤柱宽度为10m。
6、断层一侧煤柱宽度根据断层落差及含水等具体情况而定：落差大且含水时留30～50m；落差较大留10～15m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。
小煤柱开采对应留设宽度的合理化设计
2021年第3期2021年3月煤矿掘进、开采以及后期维护等均需要在工作面留设一定宽度的煤柱，以确保煤柱上方的覆岩和围岩得到有效控制，进而确保工作面地表不会下沉。
尤其是随着工作面采煤深度的增加和采高的增加，煤矿生产对留设煤柱的依赖性越来越大[1]。
传统煤矿生产中为了保证生产及管理安全，所留设的煤柱宽度较大，从而导致煤炭资源被浪费，回采率较低。
因此，根据巷道稳定性和断面形状确定煤柱留设宽度，对保证工作面回采率，减少煤炭资源浪费具有重要意义。
1工程概述以3045工作面为例开展研究，该工作面采用大采高综采技术进行开采，采高为5m ，工作面顶板、两帮采用“锚杆+锚索+注浆”联合支护方式。
3045工作面的顶底板情况如表1所示。
表13045工作面顶底板情况经探测，3045工作面煤层的厚度为5.65~6.20m ，平均厚度为6.0m ；工作面煤层倾角为2°~7°，平均倾角为5°。
3045工作面煤层的最大涌水量为30m 3/h ，一般情况下的平均涌水量为20m 3/h 。
总的来说，3045工作面围岩的稳定性较好，顶板条件良好，但在开采时预计来压步距较大。
2煤柱留设宽度的初步确定2.1小煤柱开采的合理性分析小煤柱开采为煤矿开采的未来发展趋势，其对巷道布置和工作面顶板及围岩的变形控制具有重要意义[2]。
经统计分析，小煤柱在工作面开采的优势为：a)基于小煤柱开采可提升工作面煤炭资源的回采率，进而减少煤炭资源的浪费。
与传统大煤柱开采相比，小煤柱开采具有明显优势。
b)基于小煤柱开采可提升工作面开采巷道的稳定性，具体表现为，采用小煤柱开采时需保证内部的破坏区域较小，即小煤柱具有较好的完整性，可承担由于回采所传递的动载荷。
c)小煤柱开采与传统大煤柱开采相比，大煤柱开采破坏区域较大，导致传统锚杆支护手段效果无法满足要求，而小煤柱开采对应锚杆的支护效果较好。
鉴于小煤柱开采的优势，拟将小煤柱开采应用于3045工作面的开采工作中。
煤炭矿井境界、储量、服务年限
煤炭矿井境界、储量、服务年限井⽥境界、储量、服务年限1 井⽥境界1.1井⽥周边状况西以断层F15、F16、F17、F44为界，与四海矿区西⼀矿相邻，东以12号勘探线以东1.5km为界，北以11号煤层露头线为矿界，南部以断层F1、F6为界。
井⽥东西⾛向长平均8.3km，南北倾向宽1.5-3.7km，⾯积约20.8km2。
1.2井⽥境界确定的依据1. 以⼤的断层和勘探边界为矿界；2. 以保证井⽥的合理尺⼨，及与邻近矿区处理好关系；3. 要适于选择井筒位置，安排地⾯⽣产系统和建筑；4. 划分的井⽥范围要为矿井发展留有空间；5. 井⽥要有合理的⾛向长度，以利于机械化程度的不断提升。
1.3井⽥未来发展情况由于本井⽥内断层较多，⽽且断层属特⼤型断层，另外由于整合的⼩型矿井都进⾏了不同程度的开采，对整合井的设计产⽣了⼀定的影响，所以第⼀⽔平开采时不⼀定能达到设计⽣产能⼒。
但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，在开采第⼆⽔平时这个问题能够得到有效的解决。
2 井⽥储量2.1井⽥储量计算参加储量计算的煤层有4#、5#、6#、11#共四层煤。
根据《煤炭资源地质勘探规范》规定，⼯业指标确定为倾⾓⼩于25°煤层，能利⽤储量选⽤厚度≥0.70m,灰分≤40%；暂不能利⽤储量厚度为0.60—0.70m,灰分在40%--50%之间。
倾⾓为20°，能利⽤储量厚度选⽤≥0.60m,暂不能利⽤储量选⽤0.50—0.60m。
矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有⼯业价值的煤炭数量，⽽且还表⽰煤炭的质量，反应井⽥勘探程度及开采技术条件。
矿井储量可分为矿井地质储量、矿井⼯业储量和矿井可采储量。
矿井⼯业储量是指地质资源量减去边⾓煤。
矿井设计储量是⼯业储量减去设计计算的断层煤柱、防⽔煤柱、井⽥境界煤柱和已有的地⾯建筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱的损失量。
矿井可采储量是指矿井设计储量减去⼯业⼴场的保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下⼭保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。
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试验·研究
采场断层防水煤柱合理宽度研究
王
1， 2 3， 4， 5 6 1， 2 1， 2 1， 2 ， 刚 ， 郭广礼 唐安福 ， 周春蓉 ， 谭显龙 ， 郑杰炳
（ 1． 重庆地质矿产研究院 外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室 ， 重庆 400042 ； 2． 煤炭资源与安全开采国家重点 实验室重庆研究中心， 重庆 400042 ； 3． 国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室 ， 江苏 徐州 221116 ； 4． 江苏省资源环境信息工程重点实验室 ， 江苏 徐州 221116 ； 5． 中国矿业大学， 江苏 徐州 221116 ； 6． 重庆巨能建设（ 集团） 有限公司， 重庆 401120 ）
要：根据影响采场断层防水煤柱宽度的因素 ， 指出采场断层防水煤柱宽度应包括矿压影响区 煤柱宽度和断层影响区煤柱宽度 ， 并采用弹塑性极限平衡理论、 流体力学和土力学理论， 从力学 摘 角度分别严格推导了各影响区宽度的计算公式 ， 提出了采场断层防水煤柱合理宽度的计算方法 ， 为以后矿井的防水工作提供理论指导 。 关键词：采场； 断层； 防水煤柱； 弹性区； 弹塑性极限平衡理论； 合理宽度 中图分类号：TD745 文献标志码：A 文章编号：1003 － 496X（ 2012 ） 09 － 0030 － 04 Study on the Reasonable Width of Waterproof Coal Pillar for Stope Faults
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目 （ 50834004 ）
但又没有考虑到断 的方法虽然考虑了矿山压力 ， 层在形成过程中的构造应力对煤体渗透性能的改 变。因此， 通过分析矿山压力和断层构造应力对煤 柱体的共同破坏影响， 并兼顾煤层倾角和断层倾角 对预留采场底板断层防水煤柱宽度的影响 ， 利用严 格的力学理论， 客观地推导了采场断层防水煤柱宽 度的计算公式， 试图弥补上述缺陷。 1 采场附近煤体支撑压力分布特征
2 4， 5 2 2 2 WANG Gang1， ， GUO Guang － li3， ， TANG An － fu6 ， ZHOU Chun － rong1， ， TAN Xian － long1， ， ZHENG Jie － bing1，
（ 1 ． Chongqing Key Laboratory of Exogenic Mineralization and Mine Environment， Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources， Chongqing 400042 ， China； 2 ． Chongqing Research Center of State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining， 400042 Chongqing，China； 3 ． Key laboratory of Land Environment and Disaster Monitoring of SBSM，Xuzhou 221116 ，China； 4 ． Jiangsu Key Laboratory of Resources Environmental Information，Xuzhou 221116 ， China； 5 ． China University of Mining and Technlolgy， Xuzhou 221116 ， China； 6 ． Chongqing Juneng Construction Group Co． ， Ltd． ， Chongqing 401120 ， China） Abstract ： According to the factors which affect the width of waterproof coal pillar for stope fault， this paper pointed out that the width of waterproof coal pillar for stope fault should include the coal pillar width of mine pressure and fault affected zone． By using elastic － plastic limited equilibrium theory，hydromechanics theory and soil mechanics theory，this paper derived rigorously the formulas of each affected zone width from the mechanical points，and proposed the calculation method of waterproof coal pillar for the width of stope fault，which could provide theoretical guidance for mine waterproofing work in the future． Key words： stope； fault； waterproof coal pillar； elastic region； elastic － plastic limited equilibrium theory； reasonable width
0
引
言
断层防水煤柱是指介于导水断层和采场之间的 安全隔离煤柱， 国内很多专家已通过数值模拟、 相似 材料模拟以及理论推导对防水煤柱的留设宽度进行 ［1 － 4 ］ 。 但都比较片面， 过许多的研究 目前对采场断 层防水煤柱留设宽度的规定没有统一的标准 ， 有的 根据断层的落差大小人为制定断层防水煤柱宽度的 标准， 有的根据储量计算及要求确定断层防水煤柱 宽度， 有的根据一些规程规定确定断层防水煤柱的 ［5 ］ 宽度 ， 有的则是根据经验公式。 所有这些确定断 层防水煤柱宽度的方法都带有片面性和主观性 ， 有