19保護(hù)煤柱留設(shè)規(guī)范(隔水煤柱)

1、貴州省甕安縣龍騰焦化有限責(zé)任公司銀堂煤礦 保護(hù)煤柱留設(shè)及防水安全煤巖柱計(jì)算規(guī)范 貴州天健礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司 二0一六年三月十五日 一、保護(hù)煤柱的留設(shè) （一）基本概念和參數(shù) 1、巖層移動(dòng)角 2、下沉系數(shù)（n） 3、圍護(hù)帶寬度 （二）保護(hù)煤柱的留設(shè)方法 二、防水安全煤巖柱的計(jì)算 1、目的和意義 2、計(jì)算公式 13 、保護(hù)煤柱的留設(shè) （一）基本概念和參數(shù) 1、巖層移動(dòng)角 指在充分采動(dòng)情況下，采空區(qū)上方地表最外側(cè)的裂縫位置和采空區(qū)邊 界的連線與水平線之間在煤壁一側(cè)的夾角。符號為：下山移動(dòng)角P ；上山 移動(dòng)角丫 ；走向移動(dòng)角S ;急傾斜煤層底板移動(dòng)角 入；表土移動(dòng)角9。詳 見附圖一。 附圖一 序號 名

2、稱 符號 取值范圍 備注 1 下山移動(dòng)角 P = 3 - (0.6-0.7) a P與煤層傾角成反比。a為煤層 傾角 2 上山移動(dòng)角 Y 55-60 3 走向移動(dòng)角 55-60 4 底板移動(dòng)角 入 55-60 用于急傾斜煤層 5 表土移動(dòng)角 45-50 干燥土層取大值，含水土層取小 值 巖層移動(dòng)角參數(shù)表 附表1 說明：因本公司下屬煤礦暫無實(shí)測巖移數(shù)據(jù)，表中數(shù)據(jù)僅供參考。 2、下沉系數(shù)（n ） 指在充分采動(dòng)情況下，開采水平煤層時(shí)的地表最大下沉量與采高（多 煤層開采時(shí)取累計(jì)采高）之比。在開采傾斜煤層時(shí)，由于上覆巖層大致沿 巖層法線方向彎曲，最大下沉區(qū)的移動(dòng)基本上是法向移動(dòng)，最大下沉量應(yīng) 為法向移動(dòng)

3、量的垂直分量，因此，下沉系數(shù)等于最大下沉量除以煤層傾角 余弦值與采高的乘積。下沉系數(shù)的大小與上覆巖層的堅(jiān)固性系數(shù)成反比, 與采煤方法、頂板管理方式和開采面積有關(guān)，與采深關(guān)系不大。 序號 下沉系數(shù) 米煤方法 頂板管理 覆巖類型 適應(yīng)范圍 1 0.6 長壁式 全部陷落法 堅(jiān)硬 輝綠巖、石灰?guī)r、石英巖、礫 巖、砂礫巖、砂質(zhì)頁巖 2 0.6-0.8 長壁式 全部陷落法 中硬 砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)砂巖、頁巖等 3 0.8-1.0 長壁式 全部陷落法 軟弱 風(fēng)化帶巖石、粘土巖、第三系 第四系表土層 下沉系數(shù)表 附表2 3、圍護(hù)帶寬度 指建筑物邊界與保護(hù)邊界線之間的安全距離，一般取 10-15m。 （二）保護(hù)煤柱

4、的留設(shè)方法 1、當(dāng)建筑物、水體或其它保護(hù)對象的保護(hù)邊界線與煤層走向基本平行 時(shí)，可直接參照附表1中的參數(shù)確定保護(hù)煤柱邊界。作圖方法如附圖二。 2、當(dāng)保護(hù)邊界線與煤層走向斜交時(shí)，應(yīng)根據(jù)附表 1中的基巖移動(dòng)角求 得垂直于保護(hù)邊界線方向（偽傾斜）的上山移動(dòng)角 /和下山移動(dòng)角P / , 然后再確定保護(hù)煤柱邊界。計(jì)算公式如下: ctg f = Jctg2Y cos2 日 +ctg26 sin2 日 ct =ctsi n S、 Y、(3 分別為走向方向、上山方向和下山方向的基巖移 動(dòng)角，對于急傾斜煤層的底板移動(dòng)角 入/,其計(jì)算公式與丫 /相同。作圖方 法如附圖三和附圖四。 3、在作剖面圖時(shí)，剖面線必須與建

5、筑物保護(hù)邊界線垂直，而且應(yīng)沿建 筑物縱、橫方向至少各作兩個(gè)剖面。 4、若對某一巷道進(jìn)行保護(hù)，則應(yīng)先沿巷道的縱向作一剖面，計(jì)算出巷 道兩端的保護(hù)煤柱邊界。再沿巷道的橫向分別在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)各作一剖 面，并將各個(gè)剖面在煤層上的交點(diǎn)投影到平面圖上，然后將平面圖上的交 點(diǎn)用線段連接起來即可。 5、若某一剖面與煤層走向大致平行，則該方向的巖層移動(dòng)角可直接按 走向移動(dòng)角S取值。 6、對于煤層群開采，則應(yīng)分別圈定各煤層的保護(hù)煤柱邊界，并繪制在 平面圖中。若各煤層的產(chǎn)狀基本一致，則巖層移動(dòng)角可取相同數(shù)值。 、防水安全煤巖柱的計(jì)算 1、目的和意義 防水安全煤巖柱是評判在水體下采煤時(shí)，地表水是否會(huì)導(dǎo)通井下并構(gòu) 成

6、安全威脅的主要依據(jù)，留設(shè)防水安全煤巖柱的目的，是不允許裂隙帶波 及水體。即防水安全煤巖柱的高度必須小于或等于最高開采上限至水體最 低標(biāo)高之間的高度。否則，就不能在水體下開采，應(yīng)按保護(hù)煤柱留設(shè)的方 法留設(shè)保護(hù)煤柱。 防水安全煤巖柱雖然是水體下開采的主要依據(jù)，但不是唯一依據(jù)。在 進(jìn)行水體下采煤之前，必須對礦區(qū)水源、充水特征、上覆巖層富水性、礦 井涌水量、巖溶分布、構(gòu)造斷裂形態(tài)、覆巖性質(zhì)等進(jìn)行充分的調(diào)查分析, 并進(jìn)行專門的安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證，同時(shí)，應(yīng)編制專門的水體壓煤開采 設(shè)計(jì)和安全技術(shù)措施報(bào)總公司審批后實(shí)施。 2、計(jì)算公式 本公司多數(shù)煤礦的上覆巖層均為強(qiáng)或中等松散含水層（玉龍山組或飛 仙關(guān)組地層

7、），地表水體底部無粘土隔水層，而是直接與煤系基巖風(fēng)化帶接 觸（長興組，中等含水層），因此，防水安全煤巖柱（H防水）應(yīng)大于或等于 冒落帶高度（H冒）+導(dǎo)水裂隙帶高度（H 裂） +保護(hù)層厚度（H 保） +地表裂 隙帶深度（H地）+風(fēng)化帶厚度（H風(fēng)），即: H防水H冒+H裂+H保+H地+H風(fēng) 水體 l 寸:專忌?口三5/ 芾巖ft氏戲丁*匹 i ”丫 1）冒落帶高度H冒: （1）對于傾角為0-54。的薄及中厚煤層，且頂板為堅(jiān)硬巖層，采后能 形成懸頂時(shí), H 冒二M (K -1 bosa 式中：M煤層采高；K頂板冒落時(shí)的碎脹系數(shù)，一般取1.2-1.3; 對于頂板覆巖為堅(jiān)硬、軟弱互層時(shí)，H （K_1吸

8、式中：W頂板預(yù)計(jì)的下沉量。 （3）對于厚煤層分層開采的煤層，冒落帶高度按附表3計(jì)算。 頂板巖性 巖石分類 計(jì)算公式 堅(jiān)硬 石英砂巖、石灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖、礫巖 LJ100送 m H 冒=2.5 2.1瓦 m + 16 中硬 砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁巖、頁巖 L,100送 m H 冒=2.2 1.7送 m + 19 軟弱 泥巖、泥質(zhì)砂巖 H =100 瓦 m H 冒一1.5 6.S m + 32 極軟弱 鋁土巖、風(fēng)化泥巖、風(fēng)化頁巖、粘土、 砂質(zhì)粘土 ,100瓦m H 冒二1.2 7.0E m + 63 厚煤層分層開采的冒落帶高度計(jì)算公式 附表3 注明：表中刀m累計(jì)采厚。公式中士號后面的數(shù)值取正數(shù)，下同

9、。 2) 導(dǎo)水裂隙帶高度H裂: (1)薄及中厚急傾斜煤層導(dǎo)水裂隙帶高度 H裂按附表4計(jì)算。 薄及中厚急傾斜煤層導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算公式 附表4 頂板巖性 計(jì)算公式 冒落帶咼度 堅(jiān)硬 口100Mh H 裂=8.4 4.1h +133 H 冒=(0.4 0.5) H 裂 中硬、軟弱 ,100Mh 丄 H 裂=7.3 7.5h +293 H 冒=(0.10.5) H 裂 注明：h回采階段垂高；M 煤層法線高度(真厚)。 (2)厚煤層分層開采的導(dǎo)水裂隙帶高度 H裂按附表5計(jì)算。 厚煤層分層開采的導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算公式 附表5 頂板巖性 計(jì)算公式 堅(jiān)硬 100E m H 裂-8.9 1.2瓦 m + 2.

10、0 中硬 10E m H 裂-5.6 1.6送 m + 3.6 軟弱 100瓦 m H裂- 3.1 送 m + 5.0 極軟弱 100瓦 m H 3.0 5.0送 m + 8.0 注明：表中刀m累計(jì)采厚；公式的適應(yīng)范圍：單層采厚為 1-3m, 累計(jì)采厚不超過15m，薄及中厚近水平、緩傾斜、傾斜煤層的導(dǎo)水裂隙帶 高度也可按附表5中的公式計(jì)算。 3) 保護(hù)層厚度H保: (1)近水平、緩傾斜、傾斜煤層的保護(hù)層厚度參照附表6 傾角為054的煤層保護(hù)層厚度參數(shù)表 附表6 頂板巖性 保護(hù)層厚度 (m) 松散層底部粘土 層厚度大于累計(jì) 采厚 松散層底部粘 土層厚度小于 累計(jì)采厚 松散層底部 無黏土層 (河流) 松散層全厚 小于累計(jì)采厚 堅(jiān)硬 4A 5A 7A 6A 中硬 3A 4A 6A 5A 軟弱 2A 3A 5A 4A 極軟弱 2A 2A 4A 3A 注明：A =7 ; 刀m累計(jì)采厚；n分層層數(shù)，對于一次采全高的 n 單一煤層n=1。 （2