33013303防隔水煤柱留设设计方案

1、贞丰县挽澜乡绿荫塘煤矿防隔水煤柱留设设计方案（3301采面、3303运输巷、回风巷掘进与上覆联营煤矿老空区、井田边界、采区等）编制单位：绿荫塘煤矿安全技术科编制日期：2018 年 5 月 14 日防隔水煤柱留设设计方案（3301采面、3303运输巷、回风巷掘进与上覆联营煤矿老空区、井田边界、采区等）一、矿井概况绿荫塘煤矿位于贞丰县城南西直距8.50km的绿荫塘附近， 属贞丰县挽澜乡所辖。矿区范围地理坐标为东经10530561053339，北纬252054252320。矿区中心点地理坐标：东经1054432，北纬271545。东自窑上坡窑上磨刀石一线，西至龙头大山白岩脚以西2km-贺家善一线，北

2、至许妹尧六音塘一线，南至磨刀石贺家善一线，矿界呈不规则多边形，东西长约1800m,南北宽约一一21700m,面积6.8270km。本矿设计核定生产能力30万吨，目前井下布置由3301采面，3303运输巷掘进工作面，3303回风巷掘进工作面。绿荫塘煤矿为瓦斯矿井，平碉、暗斜井开拓，并列式通风。矿井可采煤层两层，K2煤层、K3煤层，目前设计布置在K3煤层，为一采区；采区分界线以老矿界的井田边界为界。贞丰县绿荫塘煤矿构造复杂程度属中等型。贞丰县绿荫塘煤矿水文地质条件为中等型。根据2012年2016年矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，贞丰县绿荫塘煤矿为瓦斯矿井。矿区无冲击地压现象。本矿属地温正常型矿井。目前

3、，矿井在设计的一采区进行采掘作业（煤层编号：K3）,采掘标高均在+917m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、水文地质调查报告。5、安全设施设计（变更）及矿井实际情况。三、目前采掘活动存在的老窑及周边矿井开采情况矿井目前设计的一采区位于井筒西翼， 采掘工作面布置在西翼的北侧， 紧邻绿荫塘煤矿一采区K3煤层采矿权范围内外分布有两对煤矿井， 北面为原老联营煤矿、 西面为贵州黔越矿业有限公司贞丰县挽澜乡岔河联营煤矿，原老窑联营煤矿开采历史久远，老窑只是对近地表部分煤层进行小规模开采，多开采K3（现K3）煤层，现岔河联营煤矿为正常生产

4、矿井，也在开采K2、K3煤层，对我矿现阶段采掘水害影响较大。采掘斜深50200m左右，均为独眼井，大部分因排水、通风困难而废弃。在近几年的整顿治理下，非法小煤矿及达不到生产规模和安全生产要求的小煤矿均已关闭，废弃的老窑及相邻联营煤矿对现目前我矿采掘水害影响较大，因此在采掘过程中必须严格制定防治水及探放水相关规定，落实各项防治水措施，设计并按照设计留足各类防隔水煤柱，特别是老联营煤矿的防隔水煤柱。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，可以

5、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）小窑及采空区边界防水煤柱；（4）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

6、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

7、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（二）防水安全煤（或岩）柱的留设根据矿井煤层赋存条件和水文地质条件，矿井开拓开采主要采取以下安全保证措施：1、留设足够的断层煤（或岩）柱在没有掌握断层各区段的导水性时，应将整个断层作为导水断层对待，断层防水煤柱不得小于20nl根据地勘报告，现阶段区内断层（F1）煤（或岩）柱留设不得小于20nl在矿井实际生产中可根据断层的实际情况调整断层防水煤（或岩）柱留设范围。2、留

8、设足够老窑防水煤（或岩）柱在老空积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍，矿井范围内无可见老窑，必须考虑足够的相应煤柱，查明积水区边界后，防水煤柱的尺寸不应小于导水裂隙带最大高度和保护带厚度之和。在矿井实际生产中，老空积水区防水煤（或岩）柱的留设还需要根据老空区积水的严重情况和周边的地质构造情况，综合采取的探放水措施的具体情况综合确定。3、留设井田边界煤柱和采区隔离煤（或岩）柱本矿井属水文地质条件中等矿井，可参考前述“公式一”计算顺层边界煤柱的宽度，但安全系数一般应取410,但煤柱的宽度不应小于30nl4、防水煤（岩）柱留设与计算结果1.井田边界煤柱根据建筑物、水体、铁

9、路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范的有关规定，矿区边界煤柱按40m留设：沿煤倾斜方向留设的煤柱=20/cos10=20.3m。见表1-1。表1-1井田边界煤柱计算表煤层煤层倾角煤厚（m）边界煤柱（m）K35151.42302,断层煤柱按下式进行计算：L=0.5KM3p/Kp式中：L一断层煤柱宽度，m;M煤厚或采高，m;K安全系数，取5;K厂煤的抗张强度，取1MPa屋隔水层所承受水的压头，取2.4MPa。表1-2断层防隔水煤（岩）柱的留设煤层煤层倾角煤厚（m）煤柱宽度（m）K35151.4212.553 .相邻水平或采区防水煤（岩）柱留设计算结果可用公式L=0.5KMv丽拓计算煤柱宽度，但总宽度

10、不小于40mL=0.5KM3p/Kp式中：L一断层煤柱宽度，m;M煤厚或采高，m;K安全系数，取5;K厂煤的抗张强度，取1MPaP-隔水层所承受水的压头，取2.4MPa。根据以上公式计算，各煤层的水平或采区煤柱的宽度最大为K3煤层,为12.55m,本次设计水平或采区煤柱均留设40m见表1-3。表1-3水平或采区防水煤（岩）柱的留设煤层煤层倾角煤厚（m）煤柱宽度（m）K35301.8712.554 .老窑及老空区煤柱计算结果根据矿方提供的资料，煤层露头有零星老窑，开采深度不超过50m,已在本次保护煤柱线以内，隔水煤柱参照煤矿防治水规定留设如下：L=0.5KM3p/Kp420m式中：L煤柱宽度，m

11、K安全系数，取5;MH煤厚或采高，或(按最厚的煤层K3煤计算，取1.42m);Kp一煤的抗张强度，取105Pa;P一隔水层所承受水的压头，取105Pa。L=0.5*5*1.423*105/105=6.15m20m按上式计算，本次参照规定留设20m煤柱。5 .井筒及采区下山煤柱计算井筒、采区大巷均为穿层布置，上山两侧煤柱近似计算如下：S=2S+2a,S=R(2.5+0.6M)f式中：a受护斜井或巷道宽度的一半；S一保护煤柱的水平宽度；，井巷的最大垂深，57mM卜煤厚，总厚2.51m;f一煤的强度系数，f=0.110Rc=1.2MPa;o57(2.50.62.51)Si=j-13.79m;S=2X

12、13.79+2X2.5=32.58m,取35m6 .防水安全煤柱留设宽度见下表。防水煤柱留设宽度表名称煤(岩)柱尺寸(m)留设煤层断层防水煤柱25K3煤层井田边界煤柱25K3煤层采区边界煤柱20K3煤层采空区边界煤柱25掘进巷道与采空区距离五、隔水煤柱设计验证1、采区及工作面概况：我矿目前采掘布置在设计一采区K3煤层中,布置的采掘工作面为3301采面、3303运输巷掘进工作面、3303回风巷掘进工作面，采掘工作面上覆（北侧）为老联营煤矿，左侧紧邻岔河联营煤矿，老联营煤矿开采历史较久，为下山开采，积水较多，对我矿目前采掘活动影响较大，岔河联营煤矿距绿荫塘煤矿3303运输巷掘进、回风巷掘进最近距离

13、约1000米，但由于北侧老联营煤矿采空区情况资料不详，我矿在采掘过程中按照防治水规定，按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则进行探放水工作，3301采面在掘进过程中编制探放水设计并落实到位，采用超前探放的方式进行探水作业，预留30米的安全距离大于设计20米隔水煤柱的要求，符合设计要求。2、经我矿对3301运输巷、回风巷、3301切眼钻探验证，前方30米范围内无采空区存在，大于设计20米隔水煤柱的要求，符合设计要求。3、3301采煤工作面：我矿在此基础上另外留设了10米的隔水煤柱，即此采面前方（北侧）40米范围内无采空区存在，隔水煤柱宽度达到40米，大于设计20米隔水煤柱的要求，符

14、合设计要求。4、3303回风巷掘进工作面、3303回风巷掘进工作面，在掘进施工过程中，我矿坚持“物探先行、钻探验证”的防治水原则，3303回风巷掘进经钻探验证，前方无采空区积水存在，预留隔水煤柱为30米。5、3303运输巷掘进工作面，我矿已掘进至300米处，掘进前方探出涌水，现场出现挂红情况，呈铁锈状，伴随有硫化氢等有害气体，经现场分析判断，前方水体为老空区积水，严格做好放水工作，放水后严格按照设计要求施工，超前探放，确保掘进前方超前30米安全距离施工，留设隔水煤柱为30米，大于设计20米隔水煤柱的要求，符合设计要求。六、矿井水害防治措施（一）采掘工程防治水措施1、在矿井巷道布置上，而主、副井

15、和回风斜井由于地面综合因素的限制，运输、回风大巷均选择在属弱含水层的煤系地层的砂岩，井巷道将穿过煤系顶部的火把冲组等含水层，当巷道穿越该层位时，需制定探防水措施和预案。在掘进前，可采用矿井瞬变电磁探水仪（型号：FDG-A-Z）进行预测预报，并进行钻孔探水。矿井采用探水钻机向巷道前方及周围打59个探水孔，设计建议探水孔深度90m在查清巷道前方的积水空间和水头压力情况，确保无水患后再掘进，掘进60m后（保留30m安全距离）再次进行探水。必要时应采取预注浆堵水通过措施。2、巷道掘进过程中，必须坚持“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”的防治水原则，随时注意探放水。钻进时，若发现煤岩松软、煤（岩）

16、柱尺寸（m）留设煤层片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，采取积极的措施进行处理。3、在回采及巷道掘进中遇断层、褶曲、地质变化的积水带，应先探后掘，随时掌握水情。图1-5探水钻孔布置方式图4、施工中应注意井下可能存在的溶洞及暗河。5、每个下井人员必须明确井下防突水人员避灾路线。6、在掘进工作面或其它地点发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常现象时，必须立即停止掘进，并将人员撤至上一水平或地面。本次设计仅针对我矿K3煤层防隔水煤（岩）柱进行了设计，在进行K2煤层时，必须根据实际情况进行专项设计。在矿井生产过程中，严禁在各种防隔水煤柱中进行采掘，严禁破坏各种防隔水煤（岩）柱。七、结论4-21-35薄煤层图1-5探水钻孔布置示意图断层