瑞丰防隔水煤(岩)柱留设设计

珲春市瑞丰矿业有限公司防隔水煤（岩）柱设计珲春市瑞丰矿业有限公司二一七年五月根据煤矿防治水规定为确保我矿安全生产，特对我矿的防隔水煤柱进行设计。一、煤矿简介及相关水文地质情况珲春市瑞丰矿业有限公司位于珲春市东南部10km，隶属于吉林省珲春市马川乡，矿区面积27.6264Km2，矿井于2010年12月29日取得采矿证，2015年3月正式投产。有效期限至2020年12月29日，开采深度-40-500m，主要可采煤层数共3层（23、26、30），煤种为褐煤，工业储量3870.3万吨，可采储量1976.7万吨，设计能力30万吨/年，服务年限47年。（一）矿区水文地质条件本区大部分位于珲春河最高洪水位之上，西北部为珲春河冲积平原，煤系地层被第四系含水层所掩盖，东南部为丘陵地形，为煤系地层出露部位，区内划分四个含水层组和两个隔水层组。（1）含水层1）富水性强的第四系砂砾石孔隙水层：主要分布在珲春河一级阶地，由冲积、洪积砂砾石组成，成分为花岗岩、安山岩、变质岩。含水层厚度3.157.60m，上覆为13m粘土、粉土。水位埋深2.653.04m，含水层渗透性和导水性良好，渗透系数100200m/d，单位涌水量3.215.58L/s.m。水位年变化幅度1.13m。2）富水性中等的第四系砂砾石孔隙含水层：主要分布在珲春河二级阶地，砂砾层含泥量较多。含水层厚度5.7513.95m，上覆0.305.75m粘土、粉土，水位埋深17m，渗透系数1029m/d。3）富水性中等的古近系碎屑岩风化裂隙含水岩组：该层发育在煤系地层上部，厚度约60m，在本区西北部被第四系覆盖，东南部丘陵地带全部出露，钻孔单位涌水量0.126L/s.m；渗透系数0.402m/d。与第四系含水层有密切的水力联系，具同一水位。本含水岩组在丘陵地带水位埋深较大，为1530m，大部分为潜水，局部为承压水，主要补给来源是第四系含水层和丘陵地带，直接接受大气降水。4）富水性弱的古近系碎屑岩孔隙裂隙含水岩组：Eh2孔隙裂隙承压含水岩组，为细砂岩、中砂岩、粗砂岩及砾岩组成，呈层状展布在泥岩粉砂岩之中，钻孔单位涌水量2.210-4L/s.m，渗透系数1.210-47.010-4m/d； Eh1孔隙裂隙承压含水岩层组，主要由砾岩组成，砾石成分为花岗岩、安山岩、变质岩，多为凝灰质胶结，少数为泥质胶结，平均厚度20m，富水性极弱。钻孔单位涌水量410-6L/s.m，渗透系数1.4610-5m/d；为孔隙裂隙承压含水组，是Eh2间接充水含水层。主要由老盘古风化裂隙，构造裂隙含水带以及断层带水补给。（2）隔水层1）古近系碎屑岩Eh3-6相对隔水组：位于Eh2之上，由泥岩、粉砂岩组成，砂岩百分率小于25%。平均厚度76m，遇水膨胀，具有良好的隔水作用。2）古近系碎屑岩Eh2相对隔水组：主要由泥岩、粉砂岩组成，单一隔水层厚度小于20m，分布连续，较稳定。在23号层上，30号层下部及23、26、30号层间均有分布。各隔水层组富水性极弱，平均膨胀量大于40%，局部为10%，遇水更易膨胀，具有良好的隔水作用。（3）矿井涌水量依据地质报告中单孔涌水量0.1266l/sm，渗透系数0.402m/d计算，并参照相邻矿井涌水量数据，综合确定涌水量为44.6m3/h（1070m3/d）。根据煤矿防治水规定，瑞丰矿业有限公司矿井水文地质类型属中等型。（二）采空区积水情况矿井现有2个采空区分别为12301、12302采空区，其中12301采空区下顺最低点至下顺溢流口标高差为+5.6米，水量按充水系数0.3计算为450m。12302采空区下顺最低点至下顺溢流口标高差为+3米，水量按充水系数0.3计算为70m。12301采空区位于12302采空区上部，按照空间位置关系对新开采的12304工作面存在威胁的为12302采空区积水，因此以12304为基础进行设计验算。2、 煤层情况根据吉林省珲春煤田依力矿区详查报告第4章资料显示：井田内共含有19层煤，其中含可采煤层3层。矿井划分2个水平五个采区开采。目前开采一采区23号煤层。各可采煤层分述如下：（1）23号煤层全区发育，可采范围有两块，一块分布于本区南部，煤层走向南东近东西，倾向南西南，倾角311，一般56，东西长3.2km，南北平均宽2.0km，面积8.22km2；另一块分布于本区北部55-7，57-5孔附近，煤层走向65，倾向155，倾角7，东西长1.6km，南北平均宽0.4km，面积0.62km2。23号煤层计量面积8.84km2，煤层厚度0.82.73m，平均1.07m，煤层顶板或底板多为泥岩、砂质泥岩、局部为粉、细砂岩；底板大都为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩。（2）26号煤层全区发育，全区可采区域有两块，一块由本区向南至勘查边界，然后转向东北59-2孔至东部勘查边界；另一块分布于本区中部55-6孔附近，计量面积9.29km2；煤层厚度0.82.86m，平均厚度1.04m，煤层顶板或底板多为泥岩。（3）30号煤层全区发育，可采区域有三块，一块分布于本区西南部，自北向南煤层走向由南北西北，转为近东西。倾向由西南西，转为南倾，倾角27，一般35，面积3.93km2；另一块分布于本区北部55-7，55-8及57-5孔附近，煤层走向65，倾向155，倾角411，一般56，面积1.94km2。较小的一块分布于54-2和55-2号孔附近，煤层走向75，倾向165，倾角7，面积0.11km2。 30号煤层计量面积5.98km2，煤层厚度0.82.86m，平均0.88m，煤层顶板或底板多为泥岩.可采煤层特征表煤层号煤层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构顶底板岩性煤层可采性稳定程度最大最小平均最大最小平均夹矸层数夹矸厚度m顶板底板2302.731.050500.3K2标志层粗细砂岩粗细砂岩可采较稳定17.3052.8732.002602.860.970500.4泥岩泥岩可采较稳定23.5056.7542.003002.450.780500.2泥岩泥岩可采局部稳定二、防隔水煤（岩）柱的留设设计根据煤矿防治水规定中附录三“防隔水煤（岩）柱的尺寸要求”，具体对我矿的防隔水煤岩柱留设设计如下：1、煤矿防治水规定第五十一条规定：相邻矿井的分界处，应当留防隔水煤（岩）柱。矿井以断层分界的，应当在断层两侧留有防隔水煤（岩）柱。根据煤矿防治水规定附录三第八条第一点规定：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。我矿23#煤层水文地质属中等型，矿井边界没有断层，因此采用垂直法留设，设计井田边界留设20m的防水煤柱，但相邻矿井之间的井田边界煤（岩）总宽度不得小于40m。2、煤矿防治水规定第五十二条规定：受水害威胁的矿井，有下列情况之一的，应当留设防隔水煤（岩）柱：（一）煤层露头风化带；我矿不存在煤层露头风化带，因此不进行设计。（二）在地表水体、含水冲积层下和水淹区邻近地带；矿区内不存在地表水体及含水冲积层，因此不进行设计。根据附录三第五条第二项规定：在水淹区或老空积水区的界限已基本查明，防隔水煤柱的尺寸应按含水或导水断层的防隔水煤（岩）柱的留设方法进行留设。防治水规定附录第二条规定：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： 20 m 式中 L-煤柱留设的宽度，m； K-安全系数，一般取2-5； 本设计取5 M-煤层厚度或采高，m； 本设计煤层厚度2米 p-水头压力，MPa； 本设计取0.15 Kp-煤的抗拉强度，MPa。 本设计取0.032计算结果等于18.75米，不得低于20米，设计防隔水煤（岩）柱为20米。（三）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；根据地质报告及实际采掘情况，我矿没有与富水性强的含水层间存在水力联系的断层，因此本次不进行设计，将来如发现断层要及时进行补充设计。（四）有大量积水的老窑和采空区；参照水淹区邻近地带防隔水（煤）岩柱设计进行设计，设计防隔水煤（岩）柱为20米。（五）导水、充水的陷落柱、岩溶洞穴或地下暗河；根据地质报告及实际采掘情况，我矿没有未导水、充水的陷落柱、故不进行设计。（六）分区隔离开采边界；参照水淹区邻近地带防隔水（煤）岩柱设计进行设计，设计防隔水煤（岩）柱为20