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1、晴隆县中营镇仁禾煤业有限责任公司防隔水煤柱留设设计方案仁禾煤矿地测科2015年4月5日防隔水煤柱留设设计方案一、矿井概况晴隆县中营镇仁禾煤矿为“三证一照”齐全的生产矿井，设计生产能力30万吨 /a,为瓦斯矿井（M04在+1110M水平以上无突出危险性）。井田面积1.357km2,开采 煤层 11 层（M04、M05、M7、M8、M10、M14、M23、M24、M25、M28、M29），平硐、暗 斜井开拓，并列式通风。矿井划分为上、下煤组进行开采，上煤组为4、5、7、8、10、14号煤层，下煤 组为23、24、25、28、29号煤层。先采上煤组，后采下煤组。上、下煤组之间采用 石门联络，各煤层之
2、间采用正、反石门联络，联合布置，分煤层开采。上煤组划分为 一个水平，两个采区进行开采。水平标高+1099m。+1099m标高以上为一采区，+1099m 标高以下为二采区；下煤组划分为两个水平，三个采区进行开采。水平标高+1099m、 +883m。下煤组+1099m标高以上为三采区，+1099- + 883m标高为四采区，+883m标高 以下为五采区；采区分界线以水平标高为界；开采顺序为先采上煤组，后采下煤组； 上煤组先采一采区，后采二采区，区段下行式开采。同一区段内先采4号煤层，后采 5、7、8、10、14 号煤层。晴隆县中营镇仁禾煤矿构造复杂程度属中等型。晴隆县中营镇仁禾煤矿水文地质条件为中
3、等型。根据2011年2013年矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，晴隆县中营镇仁禾煤 矿为瓦斯矿井。矿区无冲击地压现象。本矿属地温正常型矿井。目前，矿井在设计的一采区进行采掘作业（煤层编号：M04），采掘标高均以+1110 m以上。二、设计依据1、矿井设计规范2、煤矿地质规程、煤矿测量规程、煤矿防治水规定。3、煤矿安全规程。4、仁禾煤矿水文地质调查报告。5、仁禾煤矿安全设施设计（变更）及矿井实际情况。三、防隔水煤柱设计方案在矿井可能受到水害威胁的地段留设一定宽度或高度的煤（岩）柱，用以堵截水源 流入矿井巷道，这段煤（岩）柱称之为防水煤（岩）柱。1. 防水煤（岩）柱的种类根据防水煤（岩）柱所处的位置，可
4、以分成不同的种类。对于本矿井而言主要有：（1）断层防水煤柱；（2）井田边界煤柱；（3）井巷保护煤柱；（4）小窑及采空区边界防水煤柱；（5）风氧化带煤柱（在风氧化带以下存在采空区时则按采空区煤柱考虑）；（6）采区边界防水煤柱；2. 防水煤（岩）柱的留设原则1）在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须 留设防水煤（岩）柱。2）防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低 到安全限度，以提高资源利用率。3）留设防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围 岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，与采煤方法、开
5、采强 度、支护形式等人为因素互相适应。4）一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体设计中确定，即 开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极 大的困难，甚至无法留设。5）在多煤层地区，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开 采破坏另一煤层的煤（岩）柱，致使整个防水煤柱失效。6）在同一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的条件时，所留设的煤（岩）柱必须 满足各个留设煤（岩）柱的条件。7）对防水留设煤（岩）柱的的维护要特别严格，因为煤（岩）柱的任何一处被破坏， 必将造成整个煤（岩）柱无效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过
6、煤柱 时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤（岩）柱的完整性。8）留设防水煤（岩）柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参 考，如果需要采用，应适当加大安全系数。9）防水煤（岩）柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱 的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。3. 防水煤（岩）柱的留设计算、方法与结果1）断层防水煤（岩）柱的留设断层破坏了岩层的完整性，常常成为含水层间的联系通道。断层的某一区段是否 导水，导水性强弱等情况取决于两侧岩层的接触关系、含水层的水压以及采矿活动对 断层的重复破坏作用。因此，在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为 导
7、水断层对待。煤层直接和富含水层、导水断层接触，顶底板无突水可能，即煤柱主 要是顺层受压时，常以下述计算公式计算煤柱宽度：L = KM、3P / K、 P式中：L顺层防水煤柱宽度(m)；M煤厚或采高；4、5、7、8、10、14、23、24、25、28、29号煤层平 均厚度为 1.69m、1.42m、1.78m、1.22m、1.32m、1.39m、1.73m、1.48m、1.98m、1.38m、 1.4m ；Kp煤的抗张强度(kgf/cm2)，Kp取 9kgf/cm2；P水头压力(kgf/cm2)，P = 50kgf/cm2；K安全系数，一般取25，本设计取3。则：L4 = 3X1.69 X J3
8、x50/9 =20.7 (m)L5 = 3X1.42 X J3x50/9 =17.4 (m)L7 = 3X1.78 X &x50/9 =21.8 (m)L = 3X1.22 X *3x50/9 =14.9 (m)L10 = 3X1.32 X J3x50/9 =16.2 (m)L14 = 3X1.39 X V3x50/9 =17.0 (m)L23 = 3 X 1.73 X V3x50/9 =21.2 (m)L24 = 3X 1.48 X v3x50/9 =18.1 (m)L25 = 3 X 1.98 X 3x50/9 =24.2 (m)L28 = 3 X 1.38 X 3x50/9 =16.9
9、(m)L =3X1.4X 3x50/9 =17.1 (m)根据本矿的实际情况，开采时断层两侧煤层各留25m防水煤柱。2) 煤层露头防隔水煤(岩)柱该矿属无覆盖或粘土类微透水松散层覆盖的煤层露头，煤层露头防隔水煤(岩) 柱的留设，按以下公式计算：H防二H冒+ H保根据上式计算的值，不得小于20m。式中冒高(H冒)的计算参照建筑物、水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的相关规定。式中：H防防隔水煤(岩)柱高度(m)；H冒采后冒落带高度(m)；H保保护层厚度(m)，一般为515m，取10m；a煤层倾角()。M煤厚或采高，4、5、7、8、10、14、23、24、25、28、29 号煤层平均厚度
10、为 1.69m、1.42m、1.78m、1.22m、1.32m、1.73m、1.38m、1.48m、1.98m、 1.38m、 1.4m ；4 煤层开采时H 冒二100时(1.6M+3.6)+5.6=1Q01.69 (1.6X1.69+3.6)+5.6=32. 41m)5 煤层开采时H 冒二100时(1.6M+3.6)+5.6=1X01.42! (1.6X1.42+3.6)+5.6=29. 78m)7 煤层开采时H 冒二100时(1.6M+3.6)+5.6=1X)1.78! (1.6X1.78+3.6)+5.6=33. 21m)8 煤层开采时H 冒二100时(1.6M+3.6)+5.6=1X)
11、1.22! (1.6X1.22+3.6)+5.6=27. 57m) 10煤层开采时H冒二100M(1.6M+3.6)+5.6=1(X)1.32! (1.6X1.32+3.6)+5.6=28. 7m) 14煤层开采时H冒二100M(1.6M+3.6)+5.6=1(X)1.73! (1.6X1.73+3.6)+5.6=32.8m)23煤层开采时H冒=100M (1.6M+3.6)+5.6=1(X)1.38! (1.6X1.38+3.6)+5.6=29.4m)24煤层开采时H冒二100M(1.6M+3.6)+5.6=1(X)1.48! (1.6X1.48+3.6)+5.6=30.4m)25煤层开采时
12、H冒=100M (1.6M+3.6)+5.6=1(X)1.98! (1.6X1.98+3.6)+5.6=34.9m)28煤层开采时H冒=100M (1.6M+3.6)+5.6=1(X)1.38! (1.6X1.38+3.6)+5.6=29.4m)29 煤层开采时H 冒=100M (1.6M+3.6)+5.6=1(X)1.4! (1.6X 1.4+3.6)+5.6=29.6m) 则：4煤层开采时：H防二H列+ H保二32.41+10=42.41 (m)5 煤层开采时：H 防二H列+ H保二29.78+10=39.78 (m)7 煤层开采时：H 防二H列+ H保=33.21+10=43.21 (m
13、)8 煤层开采时：H 防二H列+ H保=27.57+10=37.57 (m)10煤层开采时：H防二H列+ H保=28.7+10=38.7 (m)14煤层开采时：H防二H列+ H保=32.8+10=43.8 (m)23煤层开采时：H防二H列+ H保=29.4+10=39.4 (m)24煤层开采时：H防二H列+ H保=30.4+10=40.4 (m)25煤层开采时：H防二H列+ H保=34.9+10=44.9 (m)28煤层开采时：H防二H列+ H保=29.4+10=39.4 (m)29煤层开采时：H防二H列+ H保=29.6+10=39.6 (m)3) 井田边界煤柱的留设衣井田边界煤柱按下式计算
14、：L= KM、；3P / Kp式中：L井田边界煤柱宽度(m);M煤层厚度或采高(m) , 4、5、7、8、10、14、23、24、25、28、29 号煤层平均厚度为 1.69m、1.42m、1.78m、1.22m、1.32m、1.73m、1.38m、1.48m、 1.98m、 1.38m、 1.4m ；Kp煤层的抗张强度(kgf/cm2)Kp取8kgf/cm2；P水头压力(kgf/cm2), P=50kgf/cm2；K安全系数，一般取2-5,本次设计取3。L4=3X1.69 X 由x50/8 =21.95 (m)L5 = 3X1.42 X a 3x50/8 =18.4 (m)L7 = 3X1.
15、78 X J3x50/8 =23.1 (m)L8 = 3X1.22 X 3x50/8 =15.8 (m)L10 = 3X1.32 X J3x50/8 =17.1 (m)L14 = 3X1.39 X 3x50/8 =18.1 (m)L23 = 3 X 1.73 X 3x50/8 =22.5 (m)L24 = 3X 1.48 X 3x50/8 =19.2 (m)L25 = 3 X 1.98 X 3x50/8 =25.7 (m)L28 = 3X 1.38 X 3x50/8 =17.9 (m)L =3X1.4X 3x50/8 =18.2 (m)根据上述计算，本井田边界煤柱宽度两侧留设25m防水煤柱。4) 采区边界防水煤(岩)柱的留设本设计全矿井按5个采区设计，采区边界煤柱按20m留设。5) 斜巷防水煤(岩)柱的留设斜巷煤柱按下式计算：L二 KM、；：3P / Kp式中：L斜巷防水煤柱宽度(m);M煤层厚度或采高(m) , 4煤层1.69m%煤层的抗张强度(kgf/cm2)%取8kgf/cm2；P水头压力(kgf/cm2), P=50kgf
