保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规范

1、贵州田健矿业集团有限公司保护煤柱设计和防水安全的煤柱计算规范贵州田健矿业集团有限公司2012年7月15日内容一、保护煤柱设计3基本概念和参数31.岩层移动角度32.下沉系数()43.封闭带5的宽度(2)保护煤柱的设计方法5二、防水安全煤柱的计算71.目的和意义72.计算公式7一、保护煤柱的设计(一)基本概念和参数1、岩石运动角度指全采条件下，采空区上方最外层裂隙位置与采空区边界连线与水平线之间煤壁一侧的夹角。符号有：下坡运动角度；上山移动角；趋势移动角度；急倾斜煤层底板的移动角；表土的移动角度。详见附图1。附图1岩石运动角度参数表1序列号名字标志数值范围评论1下坡移动角度=-(0.6-0.7)

2、与煤层倾角成反比。是煤层的倾角2上坡移动角度55-603打击运动角度55-604底板移动角度55-60用于急倾斜煤层5表土移动角度才能45-50干土层为大值，含水土层为小值注：表中数据仅供参考，因为我公司所属煤矿无实测岩移数据。2.下沉系数()指开采水平煤层时最大地面沉降与开采高度之比(开采多煤层时取累计开采高度)。当开采倾斜煤层时，由于上覆岩层大致沿岩层的法线方向弯曲，最大下沉区的运动基本上是法线运动，而最大下沉应该是法线运动的垂直分量。因此，下沉系数等于最大下沉量除以煤层倾角余弦值与开采高度的乘积。下沉系数与上覆岩层的坚固系数成反比，与开采方法、顶板管理方式和开采面积有关，但与开采深度关系

3、不大。沉降系数表附表2序列号下沉系数采煤方法屋顶管理覆盖层类型适应范围10.6长墙型完全折叠法困难的辉绿岩、石灰石、石英岩、砾岩、砂砾岩和砂质页岩20.6-0.8长墙型完全折叠法中等硬度砂质页岩、泥质砂岩和页岩等30.8-1.0长墙型完全折叠法无力的风化带岩石、粘土岩、第三纪和第四纪表土3.封闭带的宽度指建筑边界与保护边界线之间的安全距离，一般取10-15m。(2)保护煤柱的设计方法1.当建筑物、水体或其他保护对象的保护边界线与煤层走向基本平行时，可参照附表1中的参数直接确定保护煤柱边界。绘图方法如图2所示。2.当保护边界线倾斜于煤层走向时，应根据附表1中的基岩移动角，获得垂直于保护边界线方向

4、的向上移动角和向下移动角，然后确定保护煤柱的边界。计算公式如下：保护边界线与煤层走向的锐角；、和分别是走向、上坡和下坡方向的基岩运动角。急倾斜煤层底板移动角的计算公式与相同。绘图方法如图3和图4所示。3.制作剖面图时，剖面线必须垂直于建筑物保护的边界线，并且至少应沿着建筑物的纵向和横向制作两个剖面图。4.如果某一巷道受到保护，则应沿巷道纵向划出一段来计算巷道两端保护煤柱的边界。然后沿巷道横向在最低点和最高点做一个剖面，将煤层上各剖面的交点投影到平面图上，然后将平面图上的交点与线段连接起来。5.如果某一部分大致平行于煤的走向防水安全煤柱是判断地下水开采时地表水是否会流入地下并构成安全威胁的主要依

5、据。设置防水安全煤柱的目的是不让破碎带影响水。即防水安全煤柱的高度必须小于或等于最高开采极限与水体最低标高之间的高度。否则，不可能在水体下开采，应按保护煤柱的方法设置保护煤柱。虽然防水安全煤柱是水下开采的主要依据，但不是唯一依据。在水体下开采前，必须对水源、充水特征、上覆岩层富水性、矿井涌水量、岩溶分布、构造裂隙形态和上覆岩层性质进行全面调查分析，并进行专项安全、技术和经济论证。同时，应编制特殊水压采煤设计和安全技术措施，并报中海油批准后实施。2.计算公式我公司大部分煤矿的上覆地层为强或中松散含水层(玉龙山组或飞仙关组)，地表水体底部没有粘土隔水层，但与煤系基岩风化带(长兴组，中含水层)直接接

6、触。因此，防水安全煤柱(H防水)应大于或等于冒落带高度(H风险)、导水断裂带高度(H裂缝)、保护层厚度(H保护)和地表断裂带深度(H保护)1)冒落区高度h风险：(1)对于倾角为0-54的薄中厚煤层，且顶板为坚硬岩石，当开采后可形成悬顶时，h风险=其中：M煤层开采高度；K放顶煤的破碎膨胀系数一般为1.2-1.3；(2)当顶板覆盖层坚硬、软弱夹层时，h=其中：W估算了顶板下沉量。(3)对于分层开采的厚煤层，冒落区高度按表3计算。表3:厚煤层分层冒落区高度计算公式屋顶岩性岩石分类计算公式困难的应时的砂岩、石灰岩、砂质页岩和砾岩h风险=中等硬度砂岩、泥质砂岩、砂质页岩和页岩h风险=无力的泥岩和泥质砂岩

7、h风险=极其虚弱氧化铝岩、风化泥岩、风化页岩、粘土和砂质粘土h风险=注：表中m累计开采厚度。公式中中间值后的数值为正，下同。2)导水断裂带高度h裂缝：(1)薄中厚急倾斜煤层导水裂隙带高度h裂缝按附表4计算。表4薄中厚急倾斜煤层导水裂隙带高度计算公式屋顶岩性计算公式冒落区高度困难的h裂纹=h风险=(0.4-0.5) h裂纹中度坚硬和虚弱h裂纹=h风险=(0.1-0.5) h裂纹注：h开采阶段垂直高度；M煤层正常高度(真实厚度)。(2)厚煤层分层开采导水裂隙带高度H裂缝按附表5计算。表5厚煤层分层开采导水断裂带高度计算公式屋顶岩性计算公式困难的h裂纹=中等硬度h裂纹=无力的h裂纹=极其虚弱h裂纹=注：表中m累计开采厚度；公式适用范围：单层开采厚度为1-3m，累计开采厚度不超过15m。水平、缓倾斜和倾斜附近的薄、中厚煤层导水裂隙带高度也可按附表5的公式计算。3)保护层厚度：(1)近水平、缓倾斜和倾斜煤层保护层厚度见表6倾角为0-54的煤层保护层厚度参数表附表6屋顶岩性保护层厚度(m)松散层底部粘土层厚度大于累计开采厚度松散层底部粘土层厚度小于累计开采厚度