。
《附录B 防隔【水煤(?。岩)柱设计计算方法!
】
B.1》 :水体下采煤的安【全煤(岩)柱设计计!算方法
》
B.】1.1 水—体的边界应区分平】面边界和深度—边界确?。定,水体边界应》符合下列要求—
》
1 【。 地表?水体:底界面?直接与?隔水层接触时最高】。洪水位应为》水体的平面》边界且水体底界【面应为水体的深度边!界
?
— 2 》地表水体底界面【直接与含水层接【触或有水力联系时最!高洪水位《线或该含水层边界】。应为水体的》平面边界该含水【层底界面《应为水体的深度边】界
【 3 【仅为地下含水层水】体时:含水层边界应—为水:体的平面边界—含,水层的顶或》底界面应为水体【的深度边界
—。
】 4 在》确定水体《边界时应分析由【于,受,周围开?采引起的岩层破坏】和地表下沉或受水压!力作用?以及:地,质构造等影响—而导:致,。水体边界条件变【化的因素《
,
:
B.1.2】 计?算水体下开采—近距离煤层群—的安全煤(岩)柱时!煤层间距大于其下】一层煤的垮落带高度!应按上?。、下煤层的开采【厚度分别计算并【应取其中最大值;】煤层间距等于或小】于其下一层煤的【垮落带高度应以累计!厚度或综《。合,开采厚度计算
】
《B.1.《3 煤层露—头防隔水煤(岩)柱!的计算?应符合下列》要求
【
1— 防水《安,全煤(岩)》柱设计计《。算方法应符合—下列要求《
,
《
!1)防水安全煤(】岩)柱的垂高H【sh应?大于:或等于导水裂缝带的!最大高度H1i【加上:保护层厚度H—b(图?B.1?.3)可按下式计算!
?
—。
—
图B.—1.3-1 【防水安全煤柱设计】
:
《 :。 : , 2)》煤系:地层无松散》层覆盖?和采深较小时—应增:加地表?裂缝深度H》bi1i《(图B.《1,.3-?2)可按《下,式计算
《
】
图B.—1.3-2 【煤,系地层?无松散层覆盖时【。防水安全《煤柱设计《
【 ? 3)松散】含水层为强或—中等含水层且直接】与基岩接触而基岩风!化带亦含水时—应增加基岩风化【带深度Hf》e(:图B.1.3-【3)或将水体—底界:面下移至基岩风化带!底界面可按下式计算!
,
!
? 式中Hsh】防隔:水煤(岩)柱高度】(m:);:
》
? 《 H1i【导水裂缝带》最大高度(m);
!
】 《 H《b保护层厚度(m】。);
》
:
? 【 Hbi1i—地表裂缝深》度(m);
【
《 】 :Hfe基《岩风化带深度(【m)
》
【
图B.1.【。3-3? 基?岩风:化,带含水时防》水安全煤(》岩,)柱:设计:
《
,
, 2 防】砂安全煤(岩—)柱垂高Hs应【大于:或等于垮落带的最】大高:度Hm加《上保护层厚度—Hb(图B.1【.3:-4)可按下—式计算?
《
《
《。。图B.1.》3-4 防砂安】。全煤(岩)柱设计】
】 3 《。 防:塌安全煤(岩—)柱垂高《Ht应等于或接近垮!落,带,的最大高《度H:m(图?B.1.3-—5)应为H》t,≈Hm
《
:
!图B.?1.3?。-5 ? ,防塌安全煤(岩【)柱设计
!
B.1.4—。 ,。 不:同煤层倾角时垮【落带和导水裂—缝,带高:度的设计计算方法应!符,合下列要求
—。
,
】1 倾《角不大于5》4°的煤层不—同顶板覆岩情况【下垮落带《和导水裂缝带高度的!计算应符合下列要】求
! : 1)—煤层顶板覆岩内有】极坚硬岩层采—后能形成悬》顶时其下方的—垮落带最大高度【可按下式计》算
?
?
:。
?
式中】H,m垮落带高度(m)!;
【 — , ?M煤层开采厚—。度(m);
【
,
【 》 K冒落岩石碎涨系!数;
》
【 ? ?α煤层倾角(°)
!
】 , 2)当煤】层顶板覆《岩内为?。。坚硬、中硬》、软弱、《极软弱岩《层或其互层时开采】单一煤?层的垮落带最大【高,度可按下《式计算
》
?
【。 式中W【冒落过程中顶板【的下沉值《(m)?
:
】 3)当【煤层顶板覆岩内为】。坚硬、中硬、—软弱:、极软弱岩层或其】互层时厚煤层分层开!。采的垮?落,带,。最大高度可采—用表B.1》.4-1中的公【式计算
》
表B—.1.4-1 】厚煤:层,分层开采《的垮落带《高度计算公式—。
?
,。
?
》 : 注∑《M为累计采厚;公】式应用范围为—单层采厚1m—~3m累计采—厚,。不超过15m;计】算公:式中±号项》为中误差
!
: 《 4)煤层覆岩!内为:坚硬、中硬》、软弱、极软—弱,岩层:或其:。互层时厚煤》层,。分层开?采的:导水:裂缝带最大高度可选!用表B?。.1.4-2中的】公式计算
》
《。
表B.1.4【-2 ? 厚煤?。层分层开采的导水裂!缝带高度计》算公式
《
】
— 2 倾角—大于:54:°的煤层顶、底板为!坚硬、中硬、—软弱岩层用垮落【法开采时的垮落【带和导水《裂缝带高度可选用】。表B.?1,.4-3中的公式】计算
【
表B.1》.4:-3 ? 急倾斜煤层垮落】带,、导水裂《缝,带高度计算公式【
?
】
B.?1.:5 保护层厚度的!选,取应符合下列—要,求
【 1 【倾角:不大于54°的煤层!应符合下《列要求
】
, ? 1—),防水安全煤》(岩)柱的保—护层厚度可根据有无!松散层及其》中,黏性土层厚度按表B!.1.5-1中的数!值选取
》
表B.1】.5-1 防【水安全煤(岩—)柱保护层厚—度(不?适用于?综放开采《)(m)
】
! ?注A为∑M/—n∑M为《累计采厚;n为分】层层数
》
】 2)防【砂安全?煤(岩)柱》的保护层厚度可按】表B.1.5-2中!的数:值选取
—
,
表B.1.5-!2 : 防砂安全煤(岩)!柱保护层厚度(不适!用于综放开》采)(m)
】
【
—2 ?倾角大?于54?°的煤?层的防水煤(岩)】柱及防砂煤》。(岩)柱《的保护层厚度可按表!B.1.《5-3中的数—值选取
!表B.1.5-【3 急倾斜煤【层防:水及防?砂煤(岩)柱保护层!厚度(m)
【
:
:
—。 注a-松散!层底部?黏性:土层大于累计—采厚;b-松—散层底?部黏性土《层小于累《计采厚;c-松散层!。全,厚为小于累计采【厚的:黏,性土层;《d-:。松,散层:底,部无黏性土层
!
B《.1.6 —近距离煤层垮落【带和导水《裂缝:。带高度的计》算应符合下列要求
!
【 1 上—、下两层煤》。的最:小垂距?。h,大于:回采下层煤的垮落带!高度Hxm时—。上、下层《煤的导水裂》缝带高度可》按上、下层煤的厚】度分别选用本规范表!B.1.《。4-2中的公式计算!并应取其中标—高最高者作为两【。层煤的导水裂缝带最!大高度(图》B,.1.6-》1)
—
《
,
?图B.?1.6-1 近】距离煤层《导,水裂缝带《高度计算(》h>Hxm)示【例
! 2 下层煤】的垮落?带,接触到或完全进【入上:层煤范围内》时,上层煤的《导水裂缝带最大高度!。应采用本层煤的开采!厚度计算《下层煤的导水裂缝】带最大高度应采用上!、下层煤的综—合开:采厚度计算并应取其!中标高最高》者为两层煤》的导水裂《缝,带最大高度(图【B.1.《6-2)
—。
》
?
,。
图B?.,1.:6-:2 近距》离煤:层导水裂缝》带高度计算》(h<Hm示例)
!
】 3 《上、下层《煤的综合开采—厚度可按下》式计算(图》B.1.6》-3)
【
《
?
, , , 式中Mz1-】2上、下层煤综合开!采厚:度(m);
【。
! 《 M1上层煤开【采厚度(m)—;,
! 《 M2下—层煤开采厚度(m)!;
—
, ? 【h,1-2上、下层【。煤之间的法线—距,。离(m);》
:
】。 :。。 y2下层煤!的冒高与采厚之比
!
,
?
?。
图B.【1.:6-3 》。缓倾:斜近:距离:煤层的综《合开:采厚度示例
!
—4 上、下层煤之!间的距离很》小,时综合开采厚—。度应为累《计,厚,度可按下式计算【
,
:
】。
B.1《.7 《我国部分煤》矿,地表裂缝深度的实测!结果可按《表B.1《.7选取
》
?
,
表B.1.—7 部分》煤矿地表裂》缝深度实测资—料
】
《
B.!1.8 含—水或导?水断:层防:隔,水煤(岩)柱的【设计(图B.1.8!)可按?下式计算
!
《
图B.1.8!-,1 含水》或导水断层防隔水】煤(岩)《柱设计示《例
》
—
式【中L煤柱设计—。的宽度(《m);
【
《。 — K?安全系数取》2,~5;
》
【 ? M煤—层厚度或采高(m】);
《
! 》p水头压力(MP】a);?
【 》 Kp煤【。。的抗拉强度》(MPa《)
【B.:1,。。。。.9 煤层与【富水性强的含水层】或,导水断层接》触且局部被覆盖时】防隔:水煤(岩《)柱的?计算应?符合:下列要求《
— 1 — 当含水《层顶面高于最—高导水?裂缝带上限》时防隔水煤(岩)】柱设计[图B—.1:。.,9-:1(a)《、图B.1.9【-1(b)]可按下!式计算
》
】
,
《。 2 《最高导水裂缝带【上限高?于断层上盘含水层时!。防隔水?煤(岩?)柱设计[图—B.1.9-—1(c)]可按下】列公式?计算:
》
—
图B?.1.9-1 】煤层与富水性强的含!水,层或导水断层接触】时防隔水煤》(岩:)柱设?计
【
! 式中L防隔—水煤(岩)》柱宽度(m);【
】 L!1、L2、L—3防隔水煤(—岩):柱各分段宽度(m)!;
:
! HL最!大导水?裂缝带高度》(m);
》。
:
:。
《 — θ断层倾角(°】);
【
【 ?。 δ岩层塌》陷角(°);
【
:
! M断层上】盘,。含水层?层面:高出下盘煤》层底板的高》度(m)《;
【 ! p:防,隔水煤?(岩)?柱所承受的静—水压力(《MPa);》
《
》 T】突水系?。数(M?Pa/?m);?
【 】 10保护带厚度(!m)一般《取10;
】。
】 Ha断层安!全防隔水煤(岩)柱!的宽度(《m)Ha值应根据】矿井实际观测资料】(图B.1.9-2!)确:。定突水系数》本矿区无实际突【水系数时《。可,按其他类似》矿区资料选》用但选用《。时应综合隔水层的岩!性、物理《力,学,性质、巷《道跨度或工作—面空顶距、采煤【方法和顶板控制【方法等一系列—。因素
《
【
图B》。.1.9-2 】T和H0关系曲线图!
?
,
B?.1.10 在煤!层位于含水层上方】且断层导水》的情况下(》图,B.1.《10:-1)防隔》水煤(岩)》柱的:设,计应按煤层底部隔】水层:能否承?受下部含水层水的】压力和断《层水在?顺煤层方向上的压力!分别计算煤柱宽【度并应取其》中较大?的数值且应大—。于2:0m计算方法应符合!下列要求
】
?
图B.1!.10-1 — 煤层位于含—水,层上方且断层导【水时防?隔水:煤(岩)柱》设计:
《
1 !当考虑底部压力时应!使煤层底板到断【层,。面之:间的最小距》离(垂距《)大:于安:全煤柱?的高度Ha的—计算值计算》结果取值《。不应小于20—m可按下式计—算
!
:
式【中α断?层倾角(°)—
?。
? 2 当】考虑断层水在顺煤】层,方向上的《压力时应《按含水或导水断层防!隔水煤(岩)柱的】设计计算煤柱—。宽度
《
3!。 断?层不导?水(图?B.1.《10-2)防隔【水煤(岩)柱的【设计尺寸应》。保证:含,水层:。顶,面与断层面交点【至煤:层底:板间的最《小,距离:在垂直于断》层走向的剖面—上大于安全煤柱的】高,度Ha计《算结果应《。大于20m
【
:
《。
图》B.1.10-2 !。 煤层位于含—水层:上方且断层不—导水时防隔水煤(岩!)柱:设计
—
B.1.11】 水淹区或老【。。窑积水区下采掘【时防隔水煤(—。岩):柱的设计应符合【下列要求
【
— ,1 巷道在水淹区!下,或老窑积《水区下掘《进时巷道与》水,体之间的最小距离应!。大于或等于巷—。道高度?的10倍
》
:
— 2:。 在水淹》区下或老《窑积水区下同—一煤:层,中进行开采》且水淹区《或老窑积水区的【界线已基本》查明时防隔水煤(】岩)柱的《尺寸应按含水或【导水断?层防隔水煤(岩)】。柱的设计计》算煤柱宽度
】
3】 在水淹区—下或老窑积水区【下的煤层中进—行回:采时防隔水煤(【岩)柱的尺》。寸应:大于或等于导水裂缝!带最大高度与保【护带高度《之和
《
B.1.】。12 《保护地表水体防隔水!煤(岩)柱应按【裂缝:。角和水?。体采动?等级所要求的安【全煤(岩)柱—类型相结合的方法】设计并应符合国【家现行有关水—体,下采煤的规定—
B【。.1.13 保】护通水钻孔防隔【水煤(?。岩)柱的《设计应根《据钻:孔测斜资料换算【。钻孔:见煤点坐标按本附录!中含水或导》水断层防隔水—煤(岩?),柱的计方法算留设防!隔水煤?(岩)?柱无测?。斜资料时应按钻【孔允许偏《斜的误差《计算见煤点坐标
】
:。
B.1.14! 相?邻矿(井)人为边界!防隔水煤(岩)柱】的设计应符合下列】要求
》
,
1【 水文地质—简条件单型到—中等型的《。矿井可采用垂直法设!计但总宽度》应大于或等》于40m《且每矿不应小于20!m,
,
】。 2 ? 水文地质复杂【型到极复杂型的【矿井:应根据煤层赋存条】件、:地质构造、静水【压力:、开采?上覆岩?层移动角、》导水裂缝带高度等】因素确定《并应符合《下列要求
】
】 :1)多?煤层开?采当上?、下两层煤的层间】距小于下层煤开【采后的导《水裂缝带《高度时?下层煤?的边界防隔水煤(】岩)柱应根》据最上?一层煤的《岩层移?动角和煤层间距【向下推?算[图B.1.14!-1(a)]—
— : —。2):当上、下《两层煤之间》的垂:距大于?下煤层开采后的导水!裂缝:带高度时《。上、下煤层的—防隔水煤(岩—)柱可分别设计【[图B.1.1【4-1(b)]【
》
,
》
图:B.:1.14-1 多!煤层地区《边界防隔《水煤:(岩)柱设计
!
H1i-导水!裂缝带上限;H1、!H2、H3-各【煤层底板《以上的静水》位高度;
】
,
γ-上山》岩层移动角;—β-下?山,岩层移动角;Ly】、L1?y、L2y》-,导水裂缝带》上,限岩柱宽度;L1-!上层煤防水煤柱【宽度;L2、L3-!下层煤防水煤柱【宽度
【
3— 导水裂缝带上限!岩柱宽度Ly可采】用下式计算
【。
《
! 式中Ly导水【裂缝带上限》岩柱宽度(m);】
:
— ? ? :H煤层底板以上【的静水位高度(m)!;
:
《。
, ? — H1i导水—裂缝带最大值(m】。),;
【 【 T水》压与岩柱宽度—的比:值,可,取1
?
B.【1.15 》 以断层为界的【井田防隔水煤(【岩)柱的设计可【按断层煤 》柱设计并应以不破】坏另一侧所留煤【(岩:)柱为原则;—也可按图B.1【.,15所示进行设【计
:
?
!
》图B.1《.15 以—断层分界的》井田:防隔水?煤(:岩)柱设计
!。
:L-:煤柱宽度;Ls、L!。x,-上、下煤层的煤柱!宽度;
《
,。
《L,y-:导水裂缝《带上限岩柱宽—度;Ha《、H:as、Hax—-安全?防水岩柱厚度;H1!。i-导水裂缝带上】限;p?-底板隔《水层承受《的水头压力》
,
,