保護(hù)煤柱留設(shè)及防水安全煤巖柱計(jì)算規(guī)范

1、貴州天健礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司保護(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)股份有限公司二0一二年七月十五日、保護(hù)煤柱的留設(shè)3（）基本概念和參數(shù)31、巖層移動(dòng)角32、下沉系數(shù)量）43、圍護(hù)帶寬度5（二）保護(hù)煤柱的留設(shè)方法5、防水安全煤巖柱的計(jì)算71、目的和意義72、計(jì)算公式7一、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(hào)為：下山移動(dòng)角B;上山移動(dòng)角丫；走向移動(dòng)角5;急傾斜煤層底板移動(dòng)角入；表土移動(dòng)角力。詳見附圖一。附圖一巖層移動(dòng)角參數(shù)表附表1廳P名稱符號(hào)取值范圍備注1下山移動(dòng)角0=6

2、-()aB與煤層傾角成反比。a為煤層傾角2上山移動(dòng)角Y55-6003走向移動(dòng)角655-6004底板移動(dòng)角入55-600用于急傾斜煤層5表土移動(dòng)角巾45-500干燥土層取大值，含水土層取小值說明：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)（刀）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)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

3、式和開采面積有關(guān)，與采深關(guān)系不大。廳P下沉系數(shù)米煤方法頂板管理巧色適應(yīng)范圍1長壁式全部陷落法堅(jiān)硬輝綠巖、石灰?guī)r、石英巖、礫石、砂礫石、砂質(zhì)頁石2長壁式全部陷落法中硬砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)砂巖、頁巖等3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。附用二保護(hù)邃柱留設(shè)創(chuàng)畫圖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

4、動(dòng)角丫/和下山移動(dòng)角r,然后再確定保護(hù)煤柱邊界。計(jì)算公式如下：ctg.ctg2cos2ctg2sin222.2.2ctgctgcosctgsin式中0保護(hù)邊界線與煤層走向方向所夾的銳角；、丫、B分別為走向方向、上山方向和下山方向的基巖移保護(hù)注旎物動(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

5、平面圖上的交點(diǎn)用線段連接起來即可*?00I“CL-4保護(hù)邊界找住一鼻柱些Ljd18忸>501保護(hù)饃H窗設(shè)平面回第四四保護(hù)理料呼瓷部面用一川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6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。二、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(píng)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

6、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），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

7、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AH冒+H裂+H保+H地+H風(fēng)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)，Hw=MK1cos式中：M煤層采高；K-一頂板冒落時(shí)的碎脹系數(shù)，一般??；(2)對于頂板覆巖為堅(jiān)硬、軟弱互層時(shí)，H冒=MWK1cos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)硬后央砂石、石灰石、砂質(zhì)頁石、礫石LJ_100mH冒=2.52.1m16中硬砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁巖、頁巖口100mH冒=2.21.7m19軟弱泥巖、泥質(zhì)砂巖lj_100

8、mH冒=1.56.2m32極軟弱鋁土巖、風(fēng)化泥巖、風(fēng)化頁巖、粘土、砂質(zhì)粘土一100m“H冒=1.27.0m63注明：表中m累計(jì)采厚。公式中土號(hào)后面的數(shù)值取正數(shù)，下同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)算公式冒落帶局度堅(jiān)硬100Mha/H裂=8.44.1h133H冒=（一）H裂中硬、軟弱口100Mh.H裂=7.37.5h293H冒=（一）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)算頂板巖性計(jì)算公式堅(jiān)硬100mH裂=8.91.2m2.0中硬10

9、0mH裂=5.61.6m3.6軟弱100mH裂=3.1m5.0極軟弱100mH裂=3.05.0m8.0注明：表中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4A5A7A6A中硬3A4A6A5A軟弱2A3A5A4A極軟弱2A2A4A3A注明：A-;Em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）急傾斜（5590°）煤層的