综放开采裂隙带计算

综放开采中硬、软弱覆岩

冒落带、裂隙带高度预测及

防隔水安全煤（岩）柱的留设我国厚（特厚）煤层普遍采用综放开采或一次采全高没有形成全国统一综放开采的“两带”高度的计算公式目前《煤矿防治水规定》和《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程

》(简称《三下采煤规程》)防隔水安全煤（岩）柱留设方法适用于厚煤层分层综采和普采没有针对综放开采防隔水安全煤（岩）柱保护层的留设方法

问题的提出第一部分涉及到导水裂缝带与煤柱留设关系的煤柱类型及留设方法

1）、露头风氧化带煤柱（防水、防砂、防塌煤柱）；2）、水淹区或老窑积水区下采掘的防水煤柱；3）、含水层位于开采煤层上部时的断层防水煤柱；4）、水文地质条件复杂的矿井井田边界煤柱；埋藏较浅地区的安全开采；下组煤的安全开采；断层附近的安全开采；一、露头风氧化带防水煤柱留设方法防水安全煤（岩）柱

Hsh>=Hli+Hb防砂安全煤（岩）柱

Hs>=Hm+Hb防塌安全煤（岩）柱

Ht=Hm防水煤（岩）柱保护层的留设三下采煤规程规定：A采高防砂煤（岩）柱保护厚度的留设三下采煤规程规定：设计部门设计的问题；防水、支护上的问题；地形平缓地区，松散层等厚线图、基岩顶面等值线图；二、水淹区或老窑积水区下采掘时防隔水煤（岩）柱的留设（防治水规定附录三之五）

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，不得小于巷道高度的10倍。2.在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采时，若水淹区或老窑积水区的界线已基本查明，防隔水煤（岩）柱的尺寸应当按附录三之二的规定留设。

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，不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设1）、当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时，防隔水煤（岩）柱可按图a、图b留设。其计算公式为：L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ

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）柱按图c留设。其计算公式为：L=L1+L2+L3=Ha(sinδ－cosδcotθ)+(Hacosδ+M)(cotθ+cotδ)

≥20m式中L--防隔水煤（岩）柱宽度，m；

L1，L2，L3--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；

Ha--断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度，m。Ha值可以按下列公式计算：

四、水文地质类型为复杂的矿井井田边界煤柱留设

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，应当根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算（见图3-7a）。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，可分别留设（见图3-7b）。第二部分相关规定中的裂缝带高度计算

一、《三下采煤规程》中垮落带高度计算公式

（适用于厚煤层分层综采和普采0°--54°）《三下采煤规程》中导水裂缝带高度计算（经验公式一）

（适用于厚煤层分层综采和普采0°-54°）《三下采煤规程》中导水裂缝带高度计算（经验公式二）

（适用于厚煤层分层综采和普采0°-54°）Hc＝0.5M全部陷落砂质页岩、泥质砂岩，页岩、粘土岩、风化岩石、第三系和第四系松散层等＜40

全部陷落

辉绿岩，石灰岩硅质石英岩、砾岩、砂砾岩、砂质页岩等40～6055～85Hc＝（1～2）M全部陷落风化岩石、页岩、泥质砂岩、粘土岩、第四系和第三系松散层等＜20Hc＝（3～4）M全部陷落砂质页岩，泥质砂岩，页岩等20～40Hc＝（4～5）M全部陷落辉绿岩、石灰岩、硅质石英岩、砾岩、砂砾岩、砂质页岩等40～600～54导水裂隙带（包括冒落带最大高度）m冒落带最大高度m顶板管理方法岩

石

名

称岩石抗压强度（MPa）煤层倾角（°）《矿区水文地质工程地质勘探规范》导水裂缝带高度计算注：①表中：M—累计采厚，m；n—煤分层层数；m—煤层厚度，m；h—采煤工作面小阶段垂高，m。②冒落带、导水裂隙带最大高度，对于缓倾斜和倾斜煤层，系指从煤层顶面算起的法向高度；对于急倾斜煤层，系指从开采上限算起的垂向高度。③岩石抗压强度为饱和单轴极限强度。第三部分综放开采“两带”实测数据及经验公式矿名采高（m）倾角（度）采深（m）导水裂缝带高度Hli（m）垮落带高度Hm（m）观测工作面王庄煤矿5.92~5295114.67/62065.22~5297102.2719.3562065.72~5295114.8735.76206新安矿4.84547.6882/3.910304.5169.8/付村矿40~639055/许厂矿57~1856.558/

一、综放开采坚硬覆岩“两带”高度统计数据矿名采高（m）倾角（度）采深（m）导水裂缝带Hli（m）垮落带Hm（m）观测工作面下沟矿9.92316~347111.81/ZF28019.92316~347125.81/ZF2801孔庄矿5.29258361/南屯矿5.772~8约40070.72563上105.6512~1967.52893上01下石节煤矿164~8/62.425213、214张集煤矿3.9近水平49.05/12124.5近水平57.45/1221谢桥煤矿5缓斜73.28/1221鲍店煤矿8.74~15352~51771/1303济宁三号煤矿6.30~10445~51566.56/13016.30~10445~51568.6/13016.30~10445~51566.5/13016.670~11445~515/21.743下03兴隆庄煤矿88300~40086.836.843207.16~1374.4/53066.366~1372.9/1301某矿3号煤层6.52~626383.9/杨村煤矿6.469~1306234301朱仙庄13.42515480130.7855.57Ⅱ865二、综放开采中硬覆岩顶板“两带”高度统计数据

三、

综放开采软弱覆岩顶板“两带”高度统计数据矿名采高（m）倾角采深（m）导水裂缝带Hli（m）垮落带Hm（m）观测工作面多伦协鑫9.587302112541703－19.097312111511703－1王庄煤矿5.22~5297/

19.3562065.72~5295/

35.76206北皂煤矿3.6323030/

谢桥煤矿4缓斜

44.96/

12124.8缓斜

54.79/

11216缓斜

67.88/

1122潘一煤矿5.8近水平

65.25/

2622任楼矿4.717355~399

56217212白庄煤矿4.9

63.6/

7507阳泉五矿6.6

/

>308203新集一矿7.76811783.94/

13035.73811760.69/

1303济宁三号煤矿3.70~10

42.28/

1034(适用于采放高度3－10m)·计算公式（m）垮落带高度坚硬中硬±4.71软弱±4.76导水裂缝带高度坚硬中硬±11.49软弱±6.99

四、中硬、软弱覆岩综放开采“两带”高度经验计算公式第五部分“两带”计算经验公式的适用性分析

中硬覆岩导水裂缝带高度计算结果一、1）中硬覆岩导水裂缝带高度计算公式适用性分析采高/m9.909.905.775.655.295.004.503.90实测裂高/m111.81125.8170.7067.5061.0073.2857.4549.05分层综采公式一计算裂高/m56.5356.5350.5750.3049.4548.7047.2745.23与实测值误差（%）-49.44-55.07-28.57-25.48-18.93-33.54-17.72-7.89综放开采公式计算裂高/m116.2116.280.379.1675.5772.6167.3960.89与实测值误差（%）3．92－7.7313．5817．2723．88-0．7117．3024.14适用性分析结论综放开采公式推算的裂高与实测值误差为－7.73%～24.14%，预计的裂高一般略大于实测裂高值，并且采高大相对计算精度较高；分层综采公式预计的裂高与实测值误差为－49.44%～－7.89%，预计的裂高小于实测裂高值，表明根据公式计算值留设的防水安全煤岩柱厚度偏小，是不安全的。分层综采的公式不适用；综放开采公式预测裂高小于实测值最大为－0.97A（采高），裂高上面留设nA的保护层厚度，因此留设的防水安全煤岩柱是安全可靠的，公式适用性较好。

2）中硬覆岩综放开采垮落带公式适用性分析中硬覆岩垮落带高度计算结果采高/m16.0013.4258.006.676.405.775.28实测垮高/m62.42555.5736.8021.734.0025.0028.00分层综采公式计算垮高/m19.1918.5516.3315.4515.2414.7114.25与实测值误差（%）-69．26-66．62-55．63-28．8-55．17-41．16-49.11综放开采公式计算裂高/m64.0656.9539.4034.5033.4731.0029.03与实测值误差（%）2.622.487.0758.99-1.5519.353.67适用性分析结论综放开采计算公式预计的垮落带高度与实测值的误差为－1.55%～58.99%。对比分析认为误差达58.99%的样本可能是由于实测垮高偏小。分层综采计算公式预计的垮高与实测值的误差为－69.26%～－28.8%，预计的垮高均小于实测垮高,不安全的。综放开采公式预测垮高小于实测值最大为－0.08A（采高），留设nA的保护层厚度，表明根据公式计算值留设的防砂安全煤岩柱是安全的，公式实际适用性较好。

二、1）软弱覆岩综放开采导水裂隙带公式

软弱覆岩导水裂缝带高度计算结果采高/m9.589.096.005.804.904.804.704.003.60实测裂高/m112.00111.0067.8865.2563.654.7956.0044.9630.00分层综采公式一计算裂高/m31.6131.4029.4229.4228.2728.1428.0226.9926.28与实测值误差（%）-71.78-71.71-56.65-55.19-55.55-48.63-49.97-39.97-12.41综放开采公式计算裂高/m132.24123.3774.9472.1960.2959.0257.7549.1444.40与实测值误差（%）18.0711.1510.4010.63-5.207.713.139.3048.01适用性分析综放开采公式预计的导水裂缝带高度与实测值的误差为－5.20%～48.01%，预计的裂高一般大于实测裂高值，小于实测值时的误差量也很小，公式的实际适用性较好；分层综采公式预计的导水裂缝带高度与实测值的误差为－71.78%～－12.41%，说明综采分层开采的公式不适用于预计综放开采工作面的覆岩裂高；综放开采公式预测裂高小于实测值最大为－0.68A（采高），考虑nA的保护层厚度，设计的防水安全煤岩柱是安全可靠的。2）软弱覆岩综放开采垮落带公式

软弱覆岩垮落带高度计算结果采高/m9.589.096.605.705.204.70实测垮高/m54.0051.0030.0035.7019.3521.00分层综采公式计算垮高/m29.1118.9027.4226.6426.1225.52与实测值误差（%）-46.09-43.34-8.59-25.3734.9921.51综放开采公式计算裂高/m60.5655.9636.6230.9227.9925.22与实测值误差（%）12.149.7322.06-13.3844.6720.07适用性分析综放开采