防水煤柱的留设

屯兰矿防水煤柱留设设计说明

按照新颁布实施的《煤矿防治水规定》，结合屯兰矿实际情况，防隔水煤（岩）柱的留设按下列进行。

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，应根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算（下图a）。

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（下图b）。

图6-7多煤层地区边界防隔水煤（岩）柱留设图

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

导水裂缝带上限岩柱宽度Ｌy的计算，可采用以下公式：

H?HL1× ≥20m 10TsLy=

式中： Ts——水压与岩柱宽度的比值，可取１。

地表水体防隔水煤（岩）柱的留设

地表水体防隔水煤（岩）柱的留设，可根据《煤矿测量规程》和《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的规定，屯兰河、原平河、大川河2#煤层保护煤柱设计的地表移动

角??=??=??=70°，8#煤层和9#煤层保护煤柱设计的地表移动角

??=??=??=75°。

研究区发育有屯兰河、原平河、大川河，防隔水煤柱的留设计算公式为：

L?H ≮20m tan??式中：L—煤柱留设的宽度（m）；

H—开采厚度（m）； ??—地表移动角（°）；

断层带防水煤柱宽度的计算与留设

按《矿井水文地质规程》，在煤层位于含水层上方，断层又导水的情况下，防隔水煤柱的留设原则，主要应考虑两个方向上的压力。一是煤层底部隔水层能否抗住下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤层方向上的压力。当考虑底部压力时，应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（H安）的计算值，并不得小于20m。

计算公式为：

H安?P?10 Ts L?H安sin?≮20m

式中：α—断层倾角（°）；

L—防隔水煤柱宽度（m）； P—静水压力（MPa）； Ts—突水系数（MPa/m）。

计算结果见表1、表2、表3、表4、表5、表6。对于计算值小于20m者，按20m进行了留设；大于20m者按实际计算值为准，并表示在各煤层防水煤柱留设图上。空间上，河流防水煤柱为“矩形”体，对于下组煤偏保守；断层防水煤柱为“锥形”体。

矿界防水煤柱的留设

屯兰井田边界大部以断层或河流为自然边界，仅西和西南部为人为边。以河流为界的按照河流防水煤柱留设；以断层为界的按照断层防水煤柱留设；人为边界按照垂直法，两边各留设20米，共计40米的矿界保安煤柱。

表1 2#煤河流防水煤柱宽度计算成果表

河流 名称 位 置 T24#孔 9#孔 屯 兰 河 414#孔 T26#孔 8#孔 T18#孔 T19#孔 T44#孔 416#孔 7#孔 137 #孔 142 #孔 143#孔 原 平 河 141#孔 T51#孔 T39#孔 T54#孔 T45#孔 T73#孔 T57#孔 T79#孔 大 川 河 开采厚度 H（m） 149 141 194 224 231 235 274. 299 289 356 73 52 161 227 219 292 323 324 418 410 499 地表移动角防水煤 柱宽度 L(m) ??（°） 表1 8#煤河流防水煤柱宽度计算成果表

河流 名称 位 置 屯 兰 河 原 平 河 大 川 河 开采厚度 H（m） 地表移动角防水煤 柱宽度 L(m) ??（°）

表1 9#煤河流防水煤柱宽度计算成果表

河流 名称 位 置 屯 兰 河 原 平 河 大 川 河 开采厚度 H（m） 地表移动角防水煤 柱宽度 L(m) ??（°）

表2 后风坪岭断层带防水煤柱宽度计算成果表

煤 层 位 置 417孔西 T8孔西 418孔旁 T9孔西 2#煤 T5孔旁 424孔西 T7孔西 435孔旁 T3孔西 417孔西 418孔旁 T9孔西 8#煤 T4孔东 424孔西 T7孔西 435孔旁 T3孔西 417孔西 418孔旁 T9孔西 9#煤 T4孔东 424孔西 T7孔西 435孔旁 T3孔西 静水压力 P(MPa) 0.22 0.38 0.58 0.65 1.05 1.05 1.20 1.05 0.85 0.86 1.02 1.37 2.03 1.70 1.80 1.87 1.74 1.20 1.27 1.55 2.40 2.00 2.10 1.90 1.70 突水系数 Ts(MPa/m) 0.0017 0.0029 0.0045 0.0050 0.0081 0.0081 0.0092 0.0081 0.0065 0.0172 0.0204 0.0274 0.0406 0.0340 0.0360 0.0374 0.0348 0.0343 0.0363 0.0443 0.0686 0.0571 0.0600 0.0543 0.0486 断层倾角 α(o) 80 65 65 63 63 63 70 70 70 80 65 63 70 63 70 70 70 80 65 63 70 63 70 70 70 防水煤 柱宽度 L(m) 20 22 27 29 41 41 43 39 33 32 39 50 65 59 59 60 57 41 46 55 74 67 67 61 56

表3 古交断层带防水煤柱宽度计算成果表

煤 层 位 置 138孔东 141孔东 T67孔南 2#煤 T63孔东 140孔东 T34孔西 T78孔南 T33孔北 138孔南 141孔南 T63孔东 8#煤 413孔北 140孔南 T34孔西 T78孔南 T33孔西 138孔南 141孔南 T67孔南 9#煤 T63孔南 413孔北 T34孔北 T78孔东 T33孔北

静水压力 P(MPa) 0.15 0.62 1.50 1.52 1.80 0.90 1.90 1.48 1.30 1.55 2.20 1.00 2.60 1.57 2.52 2.35 1.50 2.00 2.43 2.55 1.10 1.65 2.75 2.46 突水系数 Ts(MPa/m) 0.0012 0.0048 0.0115 0.0117 0.0138 0.0069 0.0146 0.0114 0.0260 0.0310 0.0440 0.0200 0.0520 0.0314 0.0504 0.0470 0.0429 0.0571 0.0694 0.0729 0.0314 0.0471 0.0786 0.0703 断层倾角 α(o) 80 70 65 70 70 65 72 70 70 70 70 70 65 65 72 70 70 70 65 70 70 70 65 70 防水煤 柱宽度 L(m) 20 27 52 51 59 36 60 50 45 52 69 37 83 54 77 73 51 64 78 78 40 55 87 76 表4 头南峁断层带防水煤柱宽度计算成果表

煤 层 位 置 189孔北 T51孔南 T39孔南 2#煤 T65孔北 T53孔北 189孔北 T51孔南 101孔西 8#煤 T39孔南 T65孔北 189孔北 T51孔南 101孔西 9#煤 T39孔南 T65孔北 静水压力 P(MPa) 0.55 0.75 1.15 1.58 1.14 1.40 1.60 1.95 2.00 2.35 1.50 1.65 2.05 2.11 2.45 突水系数 Ts(MPa/m) 0.0042 0.0058 0.0088 0.0122 0.0088 0.0280 0.0320 0.0390 0.0400 0.0470 0.0429 0.0471 0.0586 0.0603 0.0700 断层倾角 α(o) 70 65 55 74 60 70 65 60 55 74 70 65 60 55 74 防水煤 柱宽度 L(m) 25 32 47 51 44 48 55 68 73 72 51 57 71 77 74 表5 土地沟断层带防水煤柱宽度计算成果表

煤 层 位 置 T52孔西 T53孔旁 T54孔旁 2#煤 T73孔北 T45孔南 T74孔北 444孔南 T47孔东 T52孔西 101孔南 T72孔北 T54孔旁 8#煤 T73孔北 T45孔南 T74孔北 T47孔东 T48孔东 T52孔西 101孔南 T72孔北 T54孔旁 9#煤 T73孔北 T45孔南 T74孔北 T47孔东 T48孔南

静水压力 P(MPa) 1.50 1.85 1.35 1.80 1.15 2.15 1.40 2.20 2.00 1.75 2.45 1.70 2.80 1.87 2.80 3.20 2.97 2.20 2.10 2.70 2.00 3.10 2.00 3.05 3.30 3.50 突水系数 Ts(MPa/m) 0.0115 0.0142 0.0104 0.0138 0.0088 0.0165 0.0108 0.0169 0.0400 0.0350 0.0490 0.0340 0.0560 0.0374 0.0560 0.0640 0.0594 0.0629 0.0600 0.0771 0.0571 0.0886 0.0571 0.0871 0.0943 0.1000 断层倾角 α(o) 80 60 55 55 55 55 55 75 80 72 65 55 55 55 55 75 75 80 72 65 55 55 55 55 75 75 防水煤 柱宽度 L(m) 48 65 53 67 47 78 55 67 61 57 79 64 98 69 98 93 87 66 66 86 73 107 73 105 96 101 表6 王芝茂断层带防水煤柱宽度计算成果表

煤 层 位 置 12孔南 T60孔南 457孔东 2#煤 T79孔东 T79孔南 12孔南 T60孔南 457孔东 8#煤 T79孔东 T79孔南 12孔南 T60孔东 457孔东 9#煤 T79孔东 T79孔南

静水压力 P(MPa) 0.78 1.75 1.90 2.23 2.70 1.55 2.45 2.70 2.88 3.40 1.65 2.55 3.20 3.25 3.55 突水系数 Ts(MPa/m) 0.0060 0.0135 0.0146 0.0172 0.0208 0.0310 0.0490 0.0540 0.0576 0.0680 0.0471 0.0729 0.0914 0.0929 0.1014 断层倾角 α(o) 70 67 68 65 65 70 67 68 65 65 70 68 68 65 65 防水煤 柱宽度 L(m) 31 58 62 73 86 52 77 84 90 105 55 80 97 101 109

表6 王芝茂断层带防水煤柱宽度计算成果表

煤 层 位 置 12孔南 T60孔南 457孔东 2#煤 T79孔东 T79孔南 12孔南 T60孔南 457孔东 8#煤 T79孔东 T79孔南 12孔南 T60孔东 457孔东 9#煤 T79孔东 T79孔南

静水压力 P(MPa) 0.78 1.75 1.90 2.23 2.70 1.55 2.45 2.70 2.88 3.40 1.65 2.55 3.20 3.25 3.55 突水系数 Ts(MPa/m) 0.0060 0.0135 0.0146 0.0172 0.0208 0.0310 0.0490 0.0540 0.0576 0.0680 0.0471 0.0729 0.0914 0.0929 0.1014 断层倾角 α(o) 70 67 68 65 65 70 67 68 65 65 70 68 68 65 65 防水煤 柱宽度 L(m) 31 58 62 73 86 52 77 84 90 105 55 80 97 101 109

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