介休市煤炭局有关防治水的几个问题

1、介休市煤炭局有关防治水的几个问题一、含水层及水文地质单元地下水埋藏在岩土层中。地壳的岩土层有的含水，有的不含水，有的虽含水（含结合水、毛细水等）但不能透水。在水文地质工作中，我们把能透水且饱含重力水的岩土层称为含水层。凡是只能透水而未被重力水所饱和的岩土层称为透水层。（一）构成含水层的基本条件地壳的岩土层要成为一个含水层必须具备以下几个条件：1、要有储存地下水的空间岩土层要能含水，首先，是在岩土层中必须要有储存地下水的空间（空隙），外部的水才能进入岩土层把水储存起来，并能在其中运动，才有可能成为含水层。由此可知，岩层具有空隙是含水层形成的先决条件，也是确定含水层存在的一个重要标志。2、要有储存

2、地下水的地质条件岩层有了空隙，虽然是含水层形成的首要条件，但它不是唯一的条件。同时，必须具备一定的有利于地下水聚集和储存的地质条件，才能构成含水层，如图1-10所示。3、要有一定的补给水量有了容水的空隙岩土层和有利于蓄水的地质条件，并不一定有丰沛的地下水，还必须具充足的补给水量，才能使具有一定地质条件的空隙岩土层有水而构成含水层。有一定的补给水量不仅是形成含水层的一个重要条件，更重要的是关系到含水层水量的多少及其保证程度的一个主要因素。由此可知，含水量是划分含水层的一个重要因素，只有含水量达到一定的程度，对供水或排水有实际的意义，才能被确定为含水层。如果含水量太小，实际意义不大，则不能划为含水

3、层。当然，这里讲的大与小是相对的概念。综上所述，含水层形成的基本条件缺一不可，当岩层具有为地下水储存和运动的空间，有适当的地质条件，并含有一定的补给水量，即可构成含水层。（二）含水层类型的划分从不同的观点，可划分出不同类型的含水层。下面主要介绍我国常用的几种划分方法。1、根据岩土空隙的类型划分1）孔隙含水层：孔隙含水层由松散的孔隙岩土层构成。常见的有砂层、砾石层、砂砾石层，它们可能构成相应的砂粒含水层，砾石含水层、砂砾石含水层。2）裂隙含水层：裂隙含水层一般是由可溶岩具有岩溶的岩层构成的。也有的是粘土层在干裂或其他因素影响下所形成的裂隙成为地下水储存和运动场所，构成的裂隙含水层。3）岩溶含水层

4、：岩溶含水层是由可溶岩具有岩溶的岩层构成的。当可溶岩中的可溶性盐分溶解于水之后所形成的空隙，就成为储存和运动地下水的空间，在一定地质条件下储水，并源源受水量补给，即形成了岩溶含水层。2、根据含水层的埋藏状态划分1）承压含水层：一个完全被重力水饱和，并被夹在两个稳定的不透水层或弱秀水层之间 的含水层称为承压水层。承压含水层内任一点的水头压力都大于大气压力（图1-11-）。2）无压含水层：一个为水饱和的那部分含水层，其上直至地表没有稳定的隔水层复盖，或者夹在两个稳定隔水层之间的那部分被水饱和的含水层，都可称为无压含水层。无压含水层中的地下水具有自由水面，该地下水面就是含水层的上界面（图1-11-）

5、。3、根据含水层渗透性能的空间变化划分 1）均质含水层：当含水层中各部分的渗透性在各个方向上拟同，即含水层的渗透性与空间坐标无关，近于常数，这处含水层称为均质含水层（图1-12）。2）非均质含水层：含水层的渗透性能随渗透区域的坐标而变化，即含水层的渗透性在各方向上是不同的，这种含水层称为非均质含水层（图1-13）严格地讲，自然界所有的含水层都是非均质的。但是，当岩层的渗透性随空间位置变化不大时，可被看作主均质含水层，这样产生的误差不大，也便于对问题研究予以必要的简化。（三）含水岩组含水岩组是指两个以上具有含水特性基本相同且不受地层层位限制的含水岩层的组合，但其中不夹有隔水层。（四）含水岩系是指

6、两个以上单层厚度不大的，同时夹有薄层的隔水层，具有相似水文地质特征的一套含水层的组合。（五）含水带含水带是指能透水，且饱水的构造破碎带，如图1-14所示。（六）含水段含水段是指同一含水层中，在垂直方向上其含水特征不同的区段。二、隔水层的概念凡是不透水不含水的岩土层就称为隔水层。所谓相对隔水是指虽含有微小的水量但其透水性很小，并能起阻隔水的作用的岩土层。有了这一相对隔水层的概念同，对生产实践和理论研究均有一定意义，特别是在碳酸盐岩层分布的地区，寻找微弱的岩溶化岩层作相对隔水层，有助于指明找水的方向和途径。因而，以碳酸盐层为例，可说明相对隔水层的概念。石灰岩和白云岩的溶蚀过程和结果截然不同。石灰岩

7、的溶蚀作用集中在裂隙表面，并在这种作用进行的过程中逐渐扩大裂隙通道；而白云岩则是通过扩散溶蚀，散及整个岩石之中，由于其镶嵌结构遭到溶蚀破坏，从而分解为松散的颗粒，产生大量的白云岩粉粒，在白云岩中多形成小型的晶孔和溶孔，很少发育成大型溶洞，这样，大面积分布的碳酸盐岩中，往往发现白云岩岩层具有相对的隔水性能。如广西武宣地区，一个高出地面数十米的悬挂状岩溶湖，就是由于白云岩的隔水作用而存在的。隔水岩系是指两个以上具有同一成因类型，其中并夹有数量不多厚度又很小的弱含水层的一套隔水岩层的组合。三、水文地质单元的研究意义前已述及，如果没有适宜地下水储存、运动和汇集的地质条件，并有充足补给地下水的源，还是不

8、能形成地下水的。不论是供水，还是排水，都不仅要研究蓄水构造（储存地下水地质构造）中地下水的补给、迳流、排泄条件，而且，还要研究地下水形成的单元体系水文地质单元。为此，要研究水文地质单元的边界条件，以及与地下水补给、迳流、排泄有关的地质条件。只有这样，才能揭示地下水的产生和发展变化规律，也才能够确切地认识和改造地下水。（一）水文地质单元由水文地质要素（补给区、排泄区、含水层、隔水层等）组成一个统一而完整的水文地质结构（单位），称为水文地质单元。一个水文地质单元可包括若干个蓄水构造，或者是一个单式蓄水构造。补给区是指地下水接受水源补给的地区。它一般位于地形的相对高处或相对于排泄区的高处。排泄区是指

9、排泄地下水的地段，它一般处于地表的相对低处。河流、泉、某些断层都可以成为地下水的排泄通道。（二）水文地质边界水文地质边界系指围绕水文地质单元或蓄水构造的界限。一个水文地质单元，实际上往往即是一个地下水流域。一个主流的流域可包括若干个支流的流域。各个水文地质单元有大有小，它们的分布范围及之间的分界是由各种水文地质边界所确定的。因此，认识一个水文地质单元必须首先研究水文地质边界，要查清边界的性质和所在位置。为了确定水文地质参数及定量评价地下水资源，也必须查明水文地质边界条件。水文地质边界条件是否清楚、准确，对地下水资源的定量评价有很大的影响。因此，查清水文地质单元的各种边界条件是水文地质勘察的一项

10、十分必要和重要的任务。水文地质边界按其性质和作用，通常分为以下几种：1、补给边界即地下水补给区的上游边界，它包括以下几种：1）地下水的分水岭，如图115所示。2）河流、渠道、水库的渗漏补给段，如图116所示。3）基岩含水层或含水层给接受第四系松散岩土层孔隙水补给时，基岩与第四系的接触面，即为基岩地下水的补给边界，如图117所示。2、隔水边界即含水层或含水岩组与隔水层或相对隔水的地质体之间的分界面。它常常是分割水文地质单元的自然边界，通常包括以下几种：1）含水层或含水岩组与隔水岩层之间的分界面；2）含水层或含水岩组与隔水岩体或隔水岩脉之间的分界面；3）阻水断层。3、排泄边界即地下水排泄区的起始界

11、面，它包括以下几种：1）泉水溢出带；2）排泄地下水的河段；3）基岩地下水排入第四系松散岩层时，基岩与第四纪地层的接触面，即为基岩地下水的排泄边界，如图118所示。4）人工取水或排水地段，例如井壁、坑道底或壁等。为说明水文地质单元的边界条件，现举山西霍山东翼岩溶含水地块为例，如图119所示。霍山东翼岩溶含水地块由下古生界碳酸盐类地层构成，走向近南北，其西侧以太古界变质岩类地层为含水边界，东侧以上古生界碎屑岩类地层为相对隔水边界，南北两端与第四系松散沉积层接触，为排泄边界。该岩溶含水地块的地下水分水岭大体上与地表分水岭相吻合，所以，大致从花坡以南1.5公里处作东西向延伸为界，分为南北两个水文地质单

12、元。南北两单元之间以地下水的分水岭为公共补给边界。南单元地下水于广胜寺以泉排泄，流量为4.5米3/秒，汇水面积约750平方公里；北单元地下水以洪山泉排泄，流量1.5米3/秒，汇水面积约250平方公里。两个大泉互相联系和互相影响，当南单元开采量过大时，地下水分水岭向北迁移，导致洪山泉流量削减。反之，如北单元开采量过大，地下水分水量则向南推移，致使广胜泉流量减少。在一定条件下，水文地质边界可以互相转化，在开采地下水的条件下，由于迫使地下水位下降，因而，改变了天然状态下的水动力条件，则天然条件下的水文地质也发生改变。一些原来的隔水边界可以转化为补给边界，一些原来的排泄边界也可以转化为补给边界，即产生

13、所谓地下水的反补给。这是人工开采地下水时经常发生的现象。由此可知，水文地质边界的转化实质上就是补给、排泄条件的转化。随着补给、排泄条件的改变，必然会出现整个水文地质单元水量的改变。在开采地下水的条件下，一些隔水边界和排泄边界都趋向补给边界的方向转化，增加补给量，减少天然排泄量，使一个水文地质单元内的地下水朝着水量增加的方向发展。因此，我们在进行水文地质工作时，必须考虑和研究这个问题。只有深入研究地下水的补给、排泄和迳流运动条件的变化，才可能切实掌握和预测地下水的发展变化趋势，正确的阐述地下水的埋藏、分布和运动规律。四、奥灰岩溶水带压开采（一）带压开采概念见下图。（二）煤矿防治水规定附录四安全隔

14、水层厚度和突水系数计算公式1、安全隔水层厚度计算公式 （4-1）式中 t安全隔水层厚度，m；L巷道底板宽度，m；底板隔水层的平均重度，MN/m3；KP底板隔水层的平均抗拉强度，MPa；p底板隔水层承受水头压力，MPa。2、突水系数计算公式 （4-2）式中 T突水系数，MPa/m；p底板隔水层承受的水压，MPa；M底板隔水层厚度，m。式（4-1）主要适用于掘进工作面，式（4-2）适用于回采和掘进工作面。按式（4-1）计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。按式（4-2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m，正常块段不大于0.1 MPa/m。

15、【释义】附录四是关于安全隔水层厚度和突水系数计算公式的规定。煤层底板突水是华北石炭二叠系煤田采煤过程中经常发生的一种灾害。导致底板突水的水源主要奥陶系岩溶裂隙含水层或与其有水力联系的石炭系薄层灰岩含水层，而突水通道则往往是断层、陷落柱、裂隙密集带或其他薄弱带。由于奥灰含水层厚度大，岩溶裂隙发育，富水性强，因此一旦发生突水，大部情况是灾难性的。在我国采矿史上，曾发生过多次煤层底板突水事故，给国家和人民生命财产造成了重大损失。随着煤炭工业的快速发展，华北地区的许多煤矿已进入或正在进入下组煤开采阶段。与上组煤比较，下组煤埋藏深，距奥陶系灰岩强含水层近，煤层底板承受的水头压力大，因此开采下组煤更容易发

16、生底板突水事故。为了预测煤层底板突水，国内外学者进行了大量试验和研究工作，提出了很多理论和学说，其中突水系数理论和由斯列萨列夫公式推导出的计算煤层底板安全隔水层厚度的公式（4-1）得到广泛应用。如果用式 (4-1) 计算的安全隔水层厚度t小于或等于实际隔水层厚度（t实），即tt实，则安全或极限平衡；如果tt实，则可能发生突水。斯氏公式的推导是以俩端固定承受均布荷载这种简化力学模型为基础的；而对于斜长较大的采煤工作面，倾向方向承受的压力，不是均布荷载而是梯形荷载，因此在评价其底板突水危险程度时不一般不采用斯氏公式，而是采用突水系数方法。斯氏公式适于巷道和跨度小的采掘工程，而突水系数法既适于巷道，

17、也适用采煤工作面。用斯氏公式评价采煤工作面底板突水危险程度时最大跨度(最大控顶距离）一般取2030m。在矿井防治水工作中，应先采用突水系数法对矿区底板突水危险程度进行评价，然后结合采掘工程图，再用斯氏公式对巷道所处位置进行突水预测，若其中有一种方法得出有突水可能的结果，就应采取防范措施。底板突水是一个十分复杂的问题，除采用上述方法外，还可采用其他方法预测，以便互相比较。（三）煤矿防治水规定附录五安全水头压力值计算公式1掘进巷道底板隔水层 （5-1）式中p底板隔水层能够承受的安全水压，MPa；t隔水层厚度，m；L巷道宽度，m；底板隔水层的平均重度，MN/m3；Kp底板隔水层的平均抗拉强度，MPa

18、。2采煤工作面p=TaM （5-2）式中M底板隔水层厚度，m；p安全水压，MPa；Ts临界突水系数，MPa/m。Ts值应当根据本区资料确定，一般情况下，在具有构造破坏的地段按0.06MPa/m计算，隔水层完整无断裂构造破坏地段0.1MPa/m计算。 【释义】附录五是关于安全水头压力值计算公式的规定。将巷道底板隔水层的实际厚度t等代入公式（5-1）求出理论的安全水头压力值，再将安全水头压力值换算成水头H，把H和实际水头H实进行比较，如果H实H，说明巷道底板不安全，可能发生底板突水；如果H实H，说明巷道底板安全，一般不会发生底板突水。公式（5-1）适用于巷道或沿地层倾向跨度小的采掘空间。对于采煤工

19、作面，安全水头值可用式（5-2）计算。式（5-2）中临界突水系数Ts应根据本矿区资料确定。在本矿区缺少突资料而无法确定临界突水时，在具有构造破坏的地段Ts可取0.06MPa/m，在隔水层底板无断裂构造破坏地段Ts可取0.1MPa/m。（四）煤矿安全规程关于带压开采的要求第二百六十九条 开采底板有承压含水层的煤层，应当保证隔水层能够承受的水头值大于实际水头值，制定专项安全技术措施。专项安全技术措施由煤矿企业技术负责人审查，报煤矿企业主要负责人审批。【条文解释】 本条是对底板承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值开采时的防治水规定。带压开采指的是在具有承压水压力的含水层上进行

20、的采煤。当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值大于实际水头值时，开采后，隔水层不容易被破坏，煤层底板水突然涌出可能性小，可以进行带压开采。但是，应当制定专项安全技术措施。专项安全技术措施由煤矿企业技术负责人审查，报企业主要负责人审批。1.带压开采安全隔水层厚度和突水系数计算隔水层厚度指的是开采煤层底板至含水层顶面之间隔水的完整岩层的厚度。（1）安全隔水层厚度计算公式：式中 t安全隔水层厚度，m；L巷道底板宽度，m；底板隔水层的平均重度，MN/m3；KP底板隔水层的平均抗拉强度，MPa；P底板隔水层承受的水头压力，Mpa。（2）突水系数计算公式： 式中 T突水系数，Mpa/m；P底板

21、隔水层承受的水压，MPa；M底板隔水层厚度，m。（1）式主要适用于掘进工作面，（2）式适用于回采和掘进工作面。按（1）式计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。按（2）式计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06Mpa/m，正常块段不大于0.1Mpa/m。2.查清带压开采区的水文地质条件（1）对主要承压含水层的赋存情况、富水性、边界条件及补给水源、补给量等要探查清楚，对一旦突水时的最大突水量做出预测和估算。（2）查清带压开采范围内由承压含水层到所采煤层之间的隔水层的岩性（即隔水性）和厚度变化情况，并按有关公式核算。对于底板承压水层要编制突水系数等值线图。

22、（3）查明带压开采区地质构造情况，对于落差510m的断层带，要计算H实/H安或突水系数，并在图上注明。3.带压开采的安全措施（1）在采煤方法上要控制采高 ，均匀、间歇开采。对于一般的断裂和破碎带要防止冒落，对于“岩柱厚度比值系数”小于1.2的断层，必须按规程和有关规范留设断层防水煤柱。合理安排开采顺序，先开采相对安全区域；在采区内合理确定区段宽度，采煤工作面的开采宽度越窄，刚底板的破坏深度越小；合理确定工作面边界和推采方向，尽可能减轻或避免开采对断层的扰动作用。（2）建立排水系统，准备强有力的排水设施。要充分考虑突水、甚至突大水的可能性。一要准备好必要的排水系统，如水仓、水泵、管路、水沟、闸阀

23、等；二要建造水闸门或预留水闸门（水闸墙）的位置，以便在必要时封闭整个采掘工作面或采区。（3）必须事先设置含水层的动态观测孔（网），以便随时掌握含水层的动态变化。（4）必要时还应在井下建立警报系统、避灾路线和区域性的水闸门等。4.专项安全技术措施由煤矿企业技术负责人审查，报煤矿企业主要负责人审批本条文2004年版规程对2001年版规程修改时将带压开采安全措施由“按管理权限报县级以上煤炭管理部门审批”改为“报企业主要负责人审批”。考虑到开采底板有承压含水层的煤层，既是一项复杂的技术问题，又是一项重大的安全问题，在2011年修改中进一步完善、严格要求为“专项安全技术措施由煤矿企业技术负责人审查，报煤

24、矿企业主要负责人审批”。第二百七十条 当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值小于实际水头值时，应当采用疏水降压、注浆加固底板和改造含水层或充填开采等措施，并进行效果检测，保证隔水层能够承受的水头值大于实际水头值，有效防止底板突水。上述措施由煤矿企业技术负责人审查，报煤矿企业主要负责人审批。【条文解释】 本条是对承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值开采时的防治水规定。当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值小于实际水头值时，开采前应当遵守下列规定：1.疏水降压采取疏水降压的方法，把承压含水层的水头值降到隔水层能允许的安全水头值以下，并制定安全措施，由

25、煤矿企业总工程师批准。总结适合本矿区（井）的安全水头值，指导安全生产。矿井排水考虑与矿区供水、生态环境保护相结合，推广应用矿井排水、供水、生态环保三位一体优化结合的管理模式和方法。（1）疏水降压开采对水文地质工作的要求：查明影响矿井（采区）安全开采的承压含水层。查明承压含水层的水文地质边界条件及补给关系。查明疏水降压范围内的地质构造。编制各种专用图纸，如井田承压含水层水压等值线图（1：5000）、井田分煤层突水系数等值线图（1：5000）和井田水文地质边界条件分析图（1：5000）等。（2）疏水降压的方式：按照时间阶段划分，疏水降压有以下三种方式：预先疏干。预先疏干是在井巷开拓前，采用地面深井

26、降水孔，安装潜水泵或深井泵排水，达到疏干的目的。并行疏干。并行疏干是在矿井开拓过程中进行的地下疏干，通常采用巷道疏干或井下钻孔疏干方法。联合疏干。联合疏干是上述两种疏干方式的结合，常用于水文地质条件复杂的矿井，或水文地质条件倾向恶化的老矿井。（3）疏水降压工程设计内容要求：设计说明书；工程图纸；工程费用概算。2.预先帷幕注浆为了减少疏水降压排水费用，从而降低开采成本，当承压含水层的集中补给边界已经基本查清情况下，可以预先进行帷幕注浆，截断水源，然后疏水降压开采。帷幕注浆的主要目的是堵截矿井工作面的水源。在施工帷幕截流工程之前，要查清水源含水层的水补给煤系地层含水层的方式、地段和水量。若通过断层

27、补给，必须查清断层位置和产状。帷幕线一般垂直于地下水的流向，距水源通道50100m，其两端应设计在各种阻水边界。3.局部注浆加固底板隔水层和改造含水层当承压含水层的补给水源充沛，不具备疏水降压和帷幕注浆的条件时，可以酌情采用局部注浆加固底板隔水层和改造含水层为弱含水层的方法，预防发生突水事故。但应当编制专门的注浆设计，在有充分防范措施的条件下进行试采，并制定专门的防止淹井措施，由煤矿企业总工程师批准。注浆加固底板和改造含水层指的是，在工作面回采之前，预先对回采煤层的底板和含水层进行注浆，使浆液在注浆压力作用下充填岩层裂隙，把其中的水置换出去；堵塞或缩小导水通道，减少水源的补给量；充塞隔水层的导

28、水裂隙和胶结岩块，加固底板的阻隔水能力。4.充填开采充填开采指的是在采煤工作面采空区内灌注充填物，减少顶板下沉量，降低导水裂缝带最大高度，提高底板的稳定性，防止煤层的顶底板和含水层的水涌入工作面。5.安全水头压力值计算公式（1）掘进巷道底板隔水层：式中 P底板隔水层能够承受的安全水压，Mpa；t隔水层厚度，m；L巷道宽度，m；底板隔水层的平均重度，MN/m3；KP底板隔水层的平均抗拉强度，Mpa。（2）采煤工作面： 式中 M底板隔水层厚度，m。P安全水压，Mpa；TS临界突水系数，Mpa/m。TS值应当根据本区资料确定。一般情况下，在具有构造破坏的地段按0.06Mpa/m计算，隔水层完整无断裂

29、构造破坏地段按0.1Mpa/m计算。6.对底板突水危险性进行综合分区评价有条件的矿井可以采用“脆弱性指数法”或者“五图双系数法”等方法，对底板突水危险性进行综合分区评价，可以采用比拟法、解析法和数值模拟法等方法预计量大涌水量。（1）脆弱性指数法指的是将可确定底板突水多种主控因素权重系数的信息融合与具有强大空间信息分析处理功能的GIS耦合于一体的煤层底板水害评价方法。（2）五图双系数法指的是一种煤层底板水害评价方法。五图是指底板保护层破坏深度等值线图、底板保护层厚度等值线图、煤层底板以上水头等值线图、有效保护层厚度等值线图、带压开采评价图。双系数是指带压系数和突水系数。7.专项安全技术措施由煤矿

30、企业技术负责人审查，报企业主要负责人审批本条文2004年版规程对2001年版 规程修改时将带压开采安全措施由“按管理权限报县级以上煤炭管理部门审批”改为“报企业主要负责人审批”。考虑到开采有承压含水层的煤层，既是一项复杂的技术问题，又是一项重大的安全问题，在2011年修改中进一步完善、严格要求为“专项安全技术措施由煤矿企业技术负责人审查，报煤矿企业主要负责人审批”。【典型事例】 山东省肥城矿区从1986年至今，已经局部注浆和整体注浆改造9层、10层煤回采工作面23个，安全采煤152.32万t，取得了十分可观的经济和社会效益，如杨庄矿9507采煤工作面回采到-33m水平时，底板出水，相距230m

31、的9505采空区出水约10m3/h，经过在五灰充水含水层打孔注浆后，工作面上水量消失，采空区水量仅剩2m3/h。煤矿防治水规定附录三防隔水煤（岩）柱的尺寸要求一、煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按下列公式计算。1、煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时：Hf=Hk+Hb (3-1)2、煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时（附图3-1）：Hf=HL+Hb (3-2)式中 Hf防隔水煤（岩）柱高度，m；Hk采后垮落带高度，m；HL导水裂缝带最大高度，m；Hb保护厚度，m煤层倾角，（）根据式（3-1）、式（3-2）计算的值，不得小于20m。式中Hk、HL的计算，参照

32、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。Hf防隔水煤（岩）柱高度；HL导水裂缝带最大高度；Hb保护层厚度；a煤层倾角二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设（附图3-2）可参照下列经验公式计算： 式中 L煤柱留设的宽度，m; K安全系数，一般2-5；M煤层厚度或采高，m；P水头压力，MPa；Kp煤的抗拉强度，MPa。L煤柱留设的宽度；P水头压力；M煤层厚度或采高三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时（附图3-3），防隔水煤（岩）柱的留设要求如下：L防隔水煤(岩)柱宽度；L1，L

33、2，L3防隔水煤（岩）柱各分段宽度；HL最大导水裂缝带高度；Ha断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度；断层倾角；岩层塌陷角；H煤层底板以上的静水位高度；M断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度1、当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时，防隔水煤（岩）柱可按附图3-3a、附图3-3b留设。其计算公式为： （3-3）2、最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时，防隔水煤（岩）柱按附图3-3c留设。其计算公式为： （3-4）式中 L防隔水煤（岩）柱宽度，m； L1+L2+L3防隔水煤（岩）柱各分段宽度，m；HL最大导水裂缝带高度，m;断层倾角，（）; 岩层塌陷角，（）;M断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的

34、高度，m；Ha断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度，m。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安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压（p）与防隔水煤（岩）柱厚度（M）的比值（，并将各点之值标到以为横轴，以埋藏深度H0为纵轴的坐标纸上，找出Ts值的安全临界线（附图3-4）。Ha值也可以按下列公式计算：式中 p防隔水煤（岩）柱所随的静水压力，Mpa;Ts临界突水系数，MPa/m；10保护带厚度，一般取10m。本矿区如无实际突水系数，可参考其他矿区资料，但选用时应当综合考虑隔水层的岩性、物理力学性质、巷道跨度或工作面的空顶距、采煤方法和顶板控制方法等一系列因素。

35、四、煤层位于含水层上方且断层导水时隔水煤（岩）柱的留设在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下（附图3-5），防隔水煤（岩）柱的留设应当考虑2个方向上的压力，一是煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤层方向上的压力。a断层倾角；Ha断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度；L防隔水煤（岩）柱宽度当考虑底部压力时，应当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（Ha）的计算值，并不得小于20m。其计算公式为：式中a断层倾角，（）;其余参数同前。当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，按附录三之二计算煤柱宽度。根据以上两种方法计算的结果，取用较大的数字，但仍不得小于20m。如

36、果断层不导水（附图3-6），防隔水煤（岩）柱的留设尺寸，应当保证含水层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离，在垂直于断层走向的剖面上大于安全煤柱的高度（Ha）时即可，但不得小于20m。a断层倾角；Ha断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度；L防隔水煤（岩）柱宽度五、水淹区或老窑积水区下采掘时防隔水煤（岩）柱的留设1、巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离，不得小于巷道高度的10倍。2、在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中运行开采时，若水淹区或老窑积水区的界线已基本查明，防隔水煤（岩）柱的尺寸应当按附录三之二的规定留设。3、在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤（岩）

37、柱的尺寸，不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。六、保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设保护地表水防隔水煤（岩）柱的留设，可参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程执行。七、保护通水钻孔隔水煤（岩）柱的留设根据钻孔测斜资料换算钻孔见煤点坐标，按附录三之二的办法留设隔水煤（岩）柱，如无测斜资料，应当考虑钻孔可能偏斜的误差。八、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，但总宽度不得不小40m。2.水文地质复杂型到极复杂型的矿井，应当根据煤层赋存条件、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

38、，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，应当根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算（见附图3-7a）。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（见附图3-7b）。导水裂缝带上限岩柱宽度Ly的计算，可采用下列公式：HL导水裂缝带上限；H1,H2,H3各煤层底板以上的静水位高度；上山岩层移动角；下山岩层移动角；Ly，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式中 Ly导水裂缝带上限岩柱宽度，m；H煤层底板以上的静水位高度，m；HL导

39、水裂缝带最大值，m；Ts水压与岩柱宽度的比值，可取1。九、以断层为界的井田防隔水煤（岩）柱的留设以断层为界的井田，其边界防隔水煤（岩）柱可参照断层煤柱留设，但应当考虑井田另一侧煤层的情况，以不破坏另一侧所留煤（岩）柱为原则（除参照断层煤柱的留高外，尚可参考附图3-8所示的例图）。L煤柱宽度；Ls，Lx，上、下煤层的煤柱宽度；Ly导水裂缝带上限岩柱宽度；Ha，Has，Hax，安全防水岩柱厚度；HL导水裂缝带上限；p底板隔水层承受的水头压力【释义】附录三是关于防隔水煤（岩）柱的尺寸要求。防隔水煤（岩）柱的留设是煤矿防治水工作的重要内容之一。本附录对防隔水煤（岩）柱尺寸的传统计算方法做了较为详细的说

40、明，供参考。这里补充说明与本附录有关的问题。（一）公式（3-4）的推导过程。将附图（3-3c）从a点引平行于煤层的直线ad，可得附图（3-9）。在直角中 所以 在直角中 在直角中 在直角中 在直角中 因此 （二）附图（3-3c）所示防隔水煤（岩）柱尺寸的另一种计算方法。将附图（3-3c）转化为附图（3-10）形状，可如下防隔水煤（岩）柱尺寸：（三）在公式中，煤的抗拉强度KP应当通过原位水压致裂测试确定。目前国内各矿采用的煤的KP值大多在0.21.4MPa之间。煤矿防治水规定附录四安全隔水层厚度和突水系数计算公式一、安全隔水层厚度计算公式 （4-1）式中 t安全隔水层厚度，m；L巷道底板宽度，m

41、；底板隔水层的平均重度，MN/m3；KP底板隔水层的平均抗拉强度，MPa；p底板隔水层承受水头压力，MPa。二、突水系数计算公式 （4-2）式中 T突水系数，MPa/m；p底板隔水层承受的水压，MPa；M底板隔水层厚度，m。式（4-1）主要适用于掘进工作面，式（4-2）适用于回采和掘进工作面。按式（4-1）计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。按式（4-2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m，正常块段不大于0.1 MPa/m。【释义】附录四是关于安全隔水层厚度和突水系数计算公式的规定。煤层底板突水是华北石炭二叠系煤田采煤过程中经常发生的一种灾害。导致底板突水的水源主要奥陶系岩溶裂隙含水层或与其有水力联系的石炭系薄层灰岩含水层，而突水通道则往往是断层、陷落柱、裂隙密集带或其他薄弱带。由于奥灰含水层厚度大，岩溶裂隙发育，富水性强，因此一旦发生突水，大部情况是灾难性的。在我国采矿史上，曾发生过多次煤层底板突水事故，给国家和人民生命财产造成了重大损失。随着煤炭工业的快速发展，华北地区的许多煤矿已进入或正在进入下组煤开采阶段。与上组煤比较，下组煤埋藏深，距奥陶系灰岩强含水层近，煤层底板承受的水头压力大，因