防治水煤柱的留設(shè)及計算

1、桐梓縣鴻森煤礦防治水煤巖柱留設(shè)及計算二0一三年九月根據(jù)防水煤巖柱所處的位置,可以分成不同的種類.結(jié)合興隆煤礦實際,就本礦井而言主要有：斷層煤柱、井田邊界煤柱、采空區(qū)防水煤巖柱、煤層露頭風氧化帶煤柱及采區(qū)邊界煤柱、封閉不良鉆孔煤柱等.一、防治水煤巖柱的留設(shè)原那么1在有突水威脅但又不宜疏放疏放會造成本錢大大提升時的地區(qū)采掘時,必須留設(shè)防水煤巖柱.2防水煤柱一般不能再利用,故要在平安可靠的根底上把煤柱的寬度或高度降低到最低限度,以提升資源利用率.3留設(shè)防水煤巖柱必須與當?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層賦存條件、圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)、煤層的組合結(jié)構(gòu)方式等自然因素密切結(jié)合,與采煤方法、開采強度、支護形式等

2、人為因素互相適應(yīng).4一個井田或一個水文地質(zhì)單元的防水煤巖柱應(yīng)該在它的總體設(shè)計中確定,即開采方式和井巷布局必須與各種煤柱的留設(shè)相適應(yīng),否那么會給以后煤柱的留設(shè)造成極大的困難,甚至無法留設(shè).5在多煤層地區(qū),各煤層的防水煤巖柱必須統(tǒng)一考慮確定,以免某一煤層的開采破壞另一煤層的煤巖柱,致使整個防水煤柱失效.6在同一地點有兩種或兩種以上留設(shè)煤巖柱的條件時,所留設(shè)的煤巖柱必須滿足各個留設(shè)煤巖柱的條件.7對防水留設(shè)煤巖柱的的維護要特別嚴格,由于煤巖柱的任何一處被破壞,必將造成整個煤巖柱無效.防水煤巖柱一經(jīng)留設(shè)即不得破壞,巷道必須穿過煤柱時,必須采取加固巷道、修建防水閘門和其它防水設(shè)施,保護煤巖柱的完整性.8

3、留設(shè)防水煤巖柱所需要的數(shù)據(jù)必須在本地區(qū)取得.鄰區(qū)或外地的數(shù)據(jù)只能參考,如果需要采用,應(yīng)適當加大平安系數(shù).9防水煤巖柱中必須有一定厚度的粘土質(zhì)隔水巖層或裂隙不發(fā)育、含水性極弱的巖層,否那么防水巖柱將無隔水作用.二、防水煤巖柱的計算依據(jù)1礦井水文地質(zhì)條件屬中等類型；2因未獲得煤的抗張強度資料,類比我省煤炭指標取Kp=10kgf/cm2考慮.3因無含水位標高資料,該礦井開采中最大埋深約350m即水頭壓力按P=35kgf/cm2考慮.4煤層厚度按儲量核實報告提供的C&C7、C&C13煤層最大厚度1.2、1.05、1.1、1.02m考慮.5平安系數(shù)A取值范圍25,本設(shè)計因已按最大埋深計算

4、,故按4考慮.6地質(zhì)報告未發(fā)現(xiàn)有斷層,因此按井田內(nèi)未來揭露斷層落差小于30m慮.7未提供井田內(nèi)存在鉆孔的有關(guān)資料,暫不計算.三、計算方法、過程與結(jié)果1、斷層防水煤巖柱的留設(shè)斷裂不發(fā)育,煤層中局部有小斷裂錯動,但由于延伸短35項、斷距小0.31.0m、對煤層連續(xù)性破壞不大,因此按井田內(nèi)未來揭露斷層落差小于30m考慮,按下式計算：L=0.5MA.3P/KP式中:L順層防水煤柱寬度m.M-煤層厚度或采高m.Kp煤層的抗張強度kgf/cm2.P水頭壓力kgf/cm2.A平安系數(shù),一般取2-5,本次設(shè)計取4計算結(jié)果如下:煤層M(m)A(25)P(kgf/cm2)Kp(kgf/cm2)L(m)設(shè)計留設(shè)寬度

5、m備注C61.24r35107.7820C71.05435106.8020按煤層最大厚度C81.1435107.1320C131.02435106.6120今后假設(shè)揭露落差大于15m斷層兩側(cè)各留設(shè)30m防水煤柱,落差大于30m斷層兩側(cè)各留設(shè)50m防水煤柱.2、田邊界煤柱的留設(shè)該礦水文地質(zhì)條件類型為中等類型,井田邊界煤柱可按下述公式計算隔離煤柱寬度：L=0.5KMv/3pTk；420m式中：l順層防水煤柱寬度m；m煤厚或采高m1；Kp煤的抗張強度kgf/cm2,KP=10kgf/cm2;P水頭壓力kgf/cm2,P=35kgf/cm2;K平安系數(shù),一般取25,本設(shè)計取4.那么計算的各煤層隔離煤柱

6、寬度如下表:煤層M(m)A(25)P(kgf/cm2)KP(kgf/cm2)L(m)設(shè)計留設(shè)寬度m備注C61.24r351015.5540本礦20mC71.054351013.6140本礦20mC81.14351014.2640本礦20mC131.024351013.2240本礦20m3、主要巷道防水煤巖柱的留設(shè)主要巷道煤柱留設(shè)計算結(jié)果如下：煤層M(m)A(12.5)P(kgf/cm2)KP(kgf/cm2)L(m)設(shè)計留設(shè)寬度m備注C61.2235107.7815C71.05235106.8015C81.1235107.1315C131.02235106.61154、水淹區(qū)或老空積水區(qū)采空區(qū)

7、防水煤巖柱的留設(shè)1在水淹區(qū)或老空積水區(qū)下掘進時,巷道與水體之間的最小距離不得小于巷道高度的10倍,經(jīng)計算為10X3.2=32m.2在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下同一煤層中進行開采時的煤柱留設(shè),采用下式計算：L=MA.3P/Kp式中:L順層防水煤柱寬度m.M煤層厚度或采高m.Kp煤層的抗張強度kgf/cm2.P水頭壓力kgf/cm2.K平安系數(shù),一般取25,本次設(shè)計取4.計算結(jié)果如下：煤層M(m)A(25)P(kgf/cm2)KP(kgf/cm2)L(m)設(shè)計留設(shè)寬度m備注C61.24351015.5530C71.054351013.6130C81.14351014.2630C131.02435101

8、3.22303在水淹區(qū)或老空積水區(qū)下回采時,防水煤巖柱的尺寸不得小于導(dǎo)水裂隙帶最大高度與保護帶厚度之和,因此按下式計算：該礦煤層頂板多為粉砂巖或細砂巖,按中硬巖石考慮100ZM'H防=喝裂+5=+5.6+3M1.6ZM+3.6j式中:h導(dǎo)裂導(dǎo)水裂隙帶高度m.h保保護層厚度.煤層M(m)HH1裂(m)H呆(m)Hr(m)備注C61.227.343.6030.94C71.05P25.493.1528.64C81.126.123.3029.42C131.02P25.103.0628.16由此可知,實際開采過程中假設(shè)探到C6、C7、C&C13煤層上覆煤層存在采空區(qū)且其間距依次小于30.

9、94、28.64、29.42、28.16m,在煤層中留設(shè)相應(yīng)的煤柱或事先疏放上部采空區(qū)水或經(jīng)探證實無水時,然后才能開采,否那么必須留設(shè)煤柱.5、煤層露頭風氧化帶煤柱鐵路及主要井巷煤根據(jù)?礦井水文地質(zhì)規(guī)程?及?建筑物、水體、柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程?有關(guān)規(guī)定,煤層露頭風氧化帶煤柱采用下式計算：100ZMH-H一乒E+5.6J3M鞏裂式中:h導(dǎo)裂導(dǎo)水裂隙帶高度m.h保保護層厚度.M煤層厚度或采高m水體、鐵路及主要井h地裂一一地裂縫高度,m參照?建筑物、巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程?表6-7取8m計算結(jié)果如下：煤層M(m)Hl裂(m)H(m)H也裂mHr(m)備注C611.227.34:3.608.0038

10、.941C71.0525.493.158.0036.64C81.126.123.308.0037.42C131.0225.103.068.0036.166、水平及采區(qū)邊界煤柱按下式計算：L-0.5MA,3P/KP式中:L順層防水煤柱寬度m.Kp煤層的抗張強度kgf/cm2.P水頭壓力kgf/cm2.A平安系數(shù),一般取2-5,本次設(shè)計取4計算結(jié)果如下:煤層M(m)A(25)P(kgf/cm2)KP(kgf/cm2)L(m)設(shè)計留設(shè)寬度m備注C61.2435107.7810C71.05435106.8010C81.1435107.1310C131.02435106.61107、地表水煤柱區(qū)內(nèi)無山塘

11、和河流,僅有季節(jié)性溪溝.溪溝水隨季節(jié)變化而變化,無較大的地表水體.對礦區(qū)開采根本沒影響,因此,不專篇不考慮煤柱留設(shè).8、防水平安煤柱留設(shè)寬度防水煤柱留設(shè)表煤巖柱類型斷層煤柱井田邊界煤柱上山煤柱老窯積水區(qū)煤柱露頭風氧化帶煤巖柱水平及采區(qū)邊界煤柱積水區(qū)下掘進積水區(qū)煤層中回采積水區(qū)下煤層中回采煤、巖柱類別煤柱煤柱煤柱巖柱煤柱巖柱巖柱煤柱C6202015323030.9437.4210C7202015323028.6436.6410C8202015323029.4237.4210C13202015323028.1636.1610備注9、煤柱留設(shè)應(yīng)注意的問題1礦井開采過程中應(yīng)隨時注意煤層物理性質(zhì),假設(shè)煤

12、層為較松軟煤層,那么煤柱留設(shè)寬度在上述計算根底上應(yīng)加大,建議在煤層松軟的情況下各煤柱均按40m留設(shè).2開采過程中假設(shè)發(fā)現(xiàn)留設(shè)的煤柱有侵水以及相應(yīng)的采掘面有淋水情況,必須停止作業(yè)立即處理.四、煤層群開采,上覆煤層開采后,開采下覆煤層時疏干老空水的方式、方法：1、疏水降壓方案制定原那么1應(yīng)與煤礦建井、開采階段相適應(yīng).2疏水水平要超過充水含水層的天然補給量.3疏水工程應(yīng)靠近防護地段,疏水點應(yīng)有平安防護設(shè)施.4疏水鉆孔數(shù)應(yīng)采用多種方案進行試算,水位降低能夠滿足平安采掘要求.5疏水工程不能停頓,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要有步驟進行.2、疏水降壓工程1水壓本礦未采取疏干勘探,由于礦方提供資料缺乏,含水層水壓無法計算,

13、建議礦方盡快補充完善.2疏水方式根據(jù)礦井實際情況,采用井下疏干孔的疏干方式,由井下施工鉆孔,直接鉆入煤層采空區(qū)和底板含水層,利用承壓水頭,將地下水疏放出來,實現(xiàn)疏干或降壓.3平安水頭值進行采掘活動前,應(yīng)對其上覆煤層采空區(qū)或底板含水層進行疏水降壓,使煤層承受的水頭壓力降到平安水頭值以下方可以進行采掘活動,平安水頭值計算如下：PJK=TsM底=0.06X13.5=0.060.21Mpa式中：Ts臨界突水系數(shù)MPa/m,取0.06MPa/m;p一平安水壓MPa；Ml隔水層厚度,13.5m;經(jīng)計算采取底板疏水降壓后必須到達的平安水頭值為0.06MPa.4)疏水降壓地點礦井在采掘活動之前建議增強物探、化

14、探、鉆探工作,查清地下水分布、賦存情況.對賦存灰?guī)r溶洞水且可能造成礦井突水危險的位置打放水鉆孔進行疏放,使水壓降到平安水壓以下.假設(shè)地下水賦存情況不明時,應(yīng)采取探放水舉措進行超前探水,假設(shè)探測范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有灰?guī)r溶洞水時,那么實施放水鉆孔進行疏放,使水壓降至平安水壓以下,方可進行采掘活動.5)井下疏、排水配套工程井下疏、排水前必須清理排水溝、檢查排水機械設(shè)備和清理水倉.井下疏水通過水溝流入井底水倉,然后利用水泵把水排到地表.6)井下疏水鉆孔布置根據(jù)探查結(jié)合、疏放結(jié)合的原那么,井下放水鉆孔的布置一般遵循先疏后密,先淺部后深部.鉆孔重點布置區(qū)域為：(1)回采工作面回風巷、運輸巷、回采工作面的開切眼、停

15、采線以及回采工作面中部；(2)直接揭露或盡量靠近導(dǎo)水斷層、裂隙帶和陷落柱；(3)采動影響范圍內(nèi),煤層頂?shù)装甯羲畮r層厚度不清處；(4)頂?shù)装鍘r性較差、厚度較薄處；(5)井底車場附近.7)疏水降壓設(shè)備疏水降壓設(shè)備與井下探放水設(shè)備共用.配備MYZ-150陳水鉆4臺,三臺使用,一臺備用.8)施工疏水降壓鉆孔時應(yīng)注意：(1)在施工疏水降壓鉆孔之前,須編制專門的疏水降壓的設(shè)計和完成井下疏、排水配套工程施工和調(diào)試工作,根據(jù)施工疏水降壓鉆孔所取得的數(shù)據(jù),必須確認承壓含水層的水頭值降到隔水層能承受的平安水頭值以下,工作面才能回采,并制定平安舉措.(2)井下疏干孔施工前,須開掘?qū)ｉT的防水碉室.(3)疏放水前應(yīng)砌筑好放水擋水墻,利用疏干鉆孔的孔口套管、孔口放水閘門或防噴、控放裝置,限制流量,有方案的疏放水,鉆孔附近的巷道應(yīng)增強支護.(4)采用能限制水量的鉆孔,如平孔和垂孔.(5)鉆孔間距一般以工作面中部及開切眼、停采線均有鉆孔為宜.(6)在存在斷層的工作面實施鉆孔,鉆孔應(yīng)直接揭露或盡量靠近斷層附近,以增加鉆孔的出水率.(7)在施工疏水降壓鉆孔過程中,發(fā)現(xiàn)煤層變潮濕、松軟,煤幫出現(xiàn)滴水、淋水現(xiàn)象且淋水由小變大,巷道有掛汗、掛紅、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣,底板鼓起或產(chǎn)生裂隙出現(xiàn)滲水、水色發(fā)渾、有臭味等突水征兆,必須停止作業(yè),采取舉措,立即