贵州正华矿业有限公司
钟山区大河镇宏发煤矿
防隔水煤(岩)柱留设专项设计
钟山区大河镇宏发煤矿
二O一四年十月
贵州正华矿业有限公司
钟山区大河镇宏发煤矿防隔水煤(岩)柱专项设计
编制：
审核：
总工程师：
钟山区大河镇宏发煤矿
二O一四年十月
总工程师审查意见
名称钟山区大河镇宏发煤矿防隔水煤(岩)柱专项设计
审查时间2014年10月
审查意见
一、原则同意见按此方案执行。
二、必须按此设计方案的要求，将防隔水煤（岩）柱绘制在采掘工程平面图上。
三、矿井生产过程中，严禁在各种防隔水煤（岩）柱中进行采掘，严禁破坏各种防隔水煤（岩）柱。
四、如遇重大变化情况，必须立即修改此设计，确保矿井安全生产。
总工程师：
2014年月日
第一章矿井概况
一、矿区位置及交通
宏发煤矿位于六盘水市北侧，属六盘水市钟山区大河镇管辖。有汪水公路从矿区外南侧约150m处经过，距裕民火车站4公里。设计生产能力15万t/a，为“六证”齐全的生产矿井。矿井采用斜井开拓，通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式。见交通位置图1-1。
图1-1 交通位置图
二、矿区范围
根据贵州省国土资源厅颁发的矿许可证（证号：C5200002014041120133864），该矿地理坐标为：东经104°49′28″～104°49′45″;北纬26°40′07″～26°42′32″。矿区形状呈不规则五边形，矿区面积0.2809平方公里。采矿权范围由5个拐点坐标圈定。
表1-1 宏发煤矿矿区范围坐标表（西安80坐标）拐点编号X（m）Y（m）
1 2951550.958 35482450.701
2 2951687.958 35482583.701
3 2951591.958 35482910.701
4 2950971.958 35482920.701
5 2950947.958 35482562.701
开采深度：由+1700m至+1400m 矿区面积：0.2809km2。
三、地貌特征
矿区地形呈近东西走向排列，矿区属侵蚀－剥蚀地貌，其地貌景观受地层岩性和地质构造控制比较明显，地势北低南高，海拨高程2372.8－1652m，相对高差720.8m，属高原山地地貌。
四、河流水系
矿区处于长江水系乌江流域上游，以乃河从矿井外北侧最近处约14m处通过。矿区内出露有一口井泉，流量为0.45-0.6/s，除此之外，矿区内在没有其它地表水体。
五、气象及地震
该煤矿所在区域属亚热带温凉春干气候区，冬无严寒，夏无酷署，气候宜人，根据水城县气象局1994-2003年有关资料记载：秋季有冰冻和降雪天气，秋季有霜冻天气，每年5-9月为降雨季节，6-8月时有暴雨和大暴雨出现。最
高气温35.9℃（2002年5月1日），最低气温-12.6℃（1999年1月12日），年平均气温12.7℃;年降水最大为1362.5mm。（1997年），最小1029.9mm （1999年），年平均1148.0mm；年蒸发量1000-1260mm；年平均相对湿度82%；年日照时数1090-1260小时；无霜期254天。主要灾害性天气是春旱、倒春寒、冰雹、秋风、霜冻、凝冻，暴雨常引起水土流失。
根据《中国地震动参数区划图（GB18306-2010）》及《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）附录A—我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组规定，本区地震基本烈度为Ⅵ度，基本地震加速度值为0.05g。
第二章矿井水文地质条件
一、含、隔水层岩组的划分
根据岩性组合，岩层的富水性和可采煤层赋存空间等因素，自上而下将煤矿区内地层含水性叙述如下：
1、第四系（Q）: 孔隙水隔水层
本层主要为浮土、粘土、砂质粘土，表层为腐植层，透水性好，接受降雨补给条件良好。该带主要分布在平缓及低洼地带，透水性好，地下水易于排泄，动态变化大，大部分是季节性泉水。富水性弱，为孔隙水含层。
2、三叠系下统飞仙关组（T1f）：基岩裂隙水隔水层
岩性主要以细砂岩、粉砂岩为主。总厚度440-550m。一般可分为三段，其下段为灰绿色、紫色细粉砂岩和砂岩组成，最底部（C605煤层顶板）为浅灰色和蓝灰色薄层灰岩、泥灰岩及泥质粉砂岩组成，俗称卡以头层。中部为紫、紫灰色夹黄绿色中厚层状的细砂岩、粉砂岩及泥岩组成，以细砂岩为主。上部为紫色、暗灰色紫色细砂岩、粉砂岩组成，以强细砂为主，常夹透镜状灰岩。分布在矿区中部及北部。有泉水点出露，流量为0.45-0.6L/s。为基岩裂隙水隔水层，富水性弱。
3、二叠上统宣威组（P3xn）：基岩裂隙水含水岩组
砂岩、灰岩、泥灰岩等组成，含浅部风化裂隙水，愈往深部含水性愈微弱。矿区内无泉水点出露，为基岩裂隙水含水层，富水性弱。
4、三叠系下统永宁镇组(T1yn)：碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水含层
厚层、中厚层状灰岩与砂岩泥岩呈不等厚互层。总厚160-290m。本组是煤系顶部的主要含水层。分布在矿区外北部。为碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水含层，
富水性中等。
5、二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3β）火成岩类裂隙水隔水层
黑色或绿色具杏仁状构造的晶质玄武岩，致密坚硬，节理发育，中间夹有紫色、黄色或白灰色的凝灰岩，偶夹有含植物化石的黑色泥岩、炭质页岩和煤线。顶部为紫红色或黄白色层状凝灰岩，颗粒极细，成分不易辩认。本组厚220-260m。该地层分布在矿区外的南部地带。无泉点出路，含火成岩类裂隙水隔水层，富水性弱，为隔水层。
二、地下水的补给、径流、排泄条件
1、地下水补给条件
大气降水是地下水的主要补给来源，在碳酸盐裸露的地层，大气降水通过落水洞，漏斗迅速落入地下，补给地下水；在非可溶岩分布区，大气降水则沿岩石的细小裂隙或孔隙，渗入地下。从泉水的动态变化显示了地下水与大气降水的密切关系。
地表水也是地下水的补给来源，特别是在可溶岩与非可溶岩接触带尤为明显，非可溶岩区的溪沟水进入可溶区后，多数潜入地下补给地下水。
2、地下水径流条件
由于岩性条件的差异，致使地下水的径流方式差别较大，在厚层灰岩分布区，岩溶管道发育，地下水多集于岩溶管道中径流，并以岩溶大泉及暗河形式流于河谷中或沿与非可溶岩的接触带排除地表；在可溶岩与非可溶岩相间出现的地区，地下水多以层间水的形式径流。在非可溶的分布区，地下水主要赋存于基岩裂隙中，并沿地形自然斜坡作渗流运动，于就近的溪沟中排出地表。
3、地下水排泄条件
地下水的排泄主要受岩性、构造，地貌控制，故岩性组合、构造特征，地
貌形态决定了地下水的排泄条件。张裂性断层结构松散，易形成地下水流通道。
三、水力联系
由于矿区周围地势低，有利于大气降水的排泄，矿区内明显地反映出大气降水补给地下水。
由于上覆地层飞仙关组（T1f）以细砂岩、粉砂岩主，顶部含有细砂岩、粉砂岩组成，以强细砂为主，中部含中厚层状的细砂岩、粉砂岩及泥岩组成，以细砂岩为主，下部含细粉砂岩和砂岩组成，最底部（C605煤层顶板）为泥质粉砂岩组成，俗称卡以头层。本组为厚约500md的隔水层，隔断了含煤地层宣威组（P3xn）与永宁镇组（T1yn）含水层的水力联系，下伏地层的含水层被峨嵋山玄武岩组（P3β）中厚100多m的峨眉山玄武岩隔开，一般情况下无水力联系
综上所述，从煤系地层自身来分析，以弱裂隙承压水为主，除被第四系含水层覆盖有一定的补给关系外，含煤地层与上伏或下伏较强含水层被厚约500m的飞仙关砂泥岩和厚100多m的峨眉山玄武岩隔开，一般情况下无水力联系，但是由于采动塌陷裂隙的影响，煤系上覆隔水层条件发生变化，其采动塌陷裂隙成为上覆含水层中地下水溃入矿井的良好通道。更主要的是大气降水也可以通过地表的采动塌陷裂隙渗入矿井，使矿井涌水量骤然上升。因此，矿区水文地质类型是基岩裂隙为主的水文地质条件中等的充水矿床。
第三章矿井开拓、开采安全保证措施
一、矿井开拓工程位置及层位选择
本矿采用斜井开拓，主斜井（已有）、副井（已有）、回风斜井（已有）及主运输石门（已有）均布置在岩层中，采用锚喷及砌碹支护；开拓及主要巷道已经形成。
二、采掘工程所采取的防治水措施
1)必须密切观察矿井内的淋水、涌水情况，必须坚持“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”的原则，同时必须坚持“有疑必停”的原则。
2)定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下对照图及采掘工程图上标出其位置、开采范围、积水情况、探水红线等。
3)建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。
4)井巷在掘进过程中必须先探后掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，应及时采取措施，待确认安全后才向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图及采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。
5)采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突出预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。
6)井下和地面排水设施保证完好，所设沉淀池、水沟要及时进行清理，每年雨季前必须清理一次。每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查，成
立防洪抢险队伍，并储备足够的防洪抢险物资。
7)对于巷道破碎和淋水段特别加强支护，并采取导水等措施以免淋水直接淋至电缆上腐蚀电缆，巷道排水沟按规定设置并及时清理，巷道要保证排水坡度，对于巷道局部地段低洼集水段要设潜水泵或泥浆泵及时排水。
8)以后掘进的开拓、准备巷道应根据井下地层情况选择稳定、淋水小的岩层，尽量避免穿过断层等构造带。
第四章矿井充水因素分析
一、矿井充水因素分析
矿井充水因素既决定于水文地质条件，又决定于开拓方式。充水强度受充水水源和通道的影响。
1、大气降水对矿井充水的影响
矿井内宣威组（P3xn）裸露或浅埋，主采煤层普遍埋藏较浅，风氧化带沿倾向深度普遍达50m左右，补给面积较大，植被发育较差。尽管岩层富水性弱，由于大气降水的直接补给，可沿节理、裂隙等渗入矿井。当矿井煤层开采后，易对顶部岩层造成破坏，产生“冒落”，增大地表水对矿井的渗入。
2、地表水对矿井充水的影响
区内地表水不发育，以乃河从矿井外北侧最近处14m左右。河流标高1652m，矿区内最低侵蚀基准面标高为+1652m，高于该矿目前开采标高（1400m）252m，因此地表水对矿山采煤活动有一定影响。目前矿段开采位置较高，沟水补给矿井地下水的可能性小，当开采深部煤层低于沟水面时，沟水补给矿井地下水的可能性就会增加。地表水将通过岩石的节理、裂隙及断层破碎带渗入地下补给地下水。在自然状态下对矿床充水影响小,但在开采条件下可通过塌陷裂隙渗入矿坑而成为充水水源,对煤层的开采构成威胁。
3、老窑积水对矿井充水影响
区内沿煤层露头线一带分布着大小不一、开采深度或深或浅的老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水、部分地表水进入矿井的通道。老窑多沿主采煤层露头开采，开采深度50～250m不等。沿倾向开挖，老窑长期废弃且积水，大气降水是老窑积水的主要水源，也是矿井充水的主要因素。
本次工作调查和访问了7个老窑和整合前老矿井的生产情况。
老硐1、老硐2开采C407煤层，开采深度120m左右；
整合前第十八号煤矿在C407煤层形成了0.3651×104m3的采空区,预测积水量约1.7216×104m3；在C409煤层形成了0.4994×104m3的采空区,预测积水量约2.3548×104m3;
整合前第二煤在C409煤层形成了0.1518×104m3的采空区,预测积水量约0.7157×104m3；
原C504采煤井，井深约80m左右；
老硐3、老硐4已经形成一定的生产规模，在C601煤层形成3.2460×104m3的采空区,预测积水量约2.8670×104m3；
老硐5、老硐6已经形成一定的生产规模，在C605煤层形成3.5633×104m3的采空区,预测积水量约2.1162×104m3。
当矿井巷道或采空区与之连通时即溃入矿井，容易造成突水灾害。老窑积水对矿井开采影响较大。
4、含水段对矿井充水的影响
该矿主要为煤系地层含水，从煤系地层自身来分析，以弱裂隙承压水为主，除被第四系含水层覆盖有一定的补给关系外，与上伏或下伏较强含水层（永宁镇组灰岩之间有厚约500m的飞仙关砂泥岩和厚200多m的峨眉山玄武岩隔开，一般情况下无水力联系，但是由于采动塌陷裂隙的影响，煤系上覆隔水层条件发生变化，其采动塌陷裂隙成为上覆含水层中地下水溃入矿井的良好通道。更主要的是大气降水也可以通过地表的采动塌陷裂隙渗入矿井。
5、断层对矿井充水的影响
矿区内构造简单，断层、褶皱不发育，矿井目前在井下也未发现影响煤层
开采的断层。断层对开采影响较小。
6、采空区积水对矿井充水的影响
区内浅部已形成的采空区，区内有积水，对矿井形成充水或突水，采空区积水对矿井开采影响程度较大。
总之，大气降水是该矿床充水的主要原因，对地下水具有一定的补充作用，浅部岩层渗透性好，含水性弱。地表水与地下水之间有可能发生联系，容易引起矿床充水。在采掘的过程中，要注意发生突水现象，应该引起高度重视，特别是在靠近老窑采空区时，一定要加强探防水工作，确保安全生产。
二、矿井涌水量的预测
矿井的水文地质条件中等，煤系地层本身含水性弱。矿山巷道掘进过程中及本次调查，煤层无淋水现象，对矿井的开采没有很大的影响；矿井充水主要来源于老窑积水，考虑本矿区湿度大，降水量集中，雨季长细雨频繁的特征，采用大气降水渗入法预计算年平均、雨季平均、雨季月最大平均的矿坑涌水量。该矿是以斜井开拓，主采C605号煤层，斜井井口标高1677.9m ，开采煤层底板标高+1400m 。采用地下水动力学法、大井法及水均衡法分别计算矿井涌水量如下 。
1、地下水动力学法水平坑道两侧来水计算涌水量计算公式：
()R M
M 2H BK Q -=
计算参数确定
K ：渗透系数：煤层的渗透系数为0.06m/日；
H ：水头高度：煤层间的含水带水头高度85m ；
M ：含水层厚：煤层间含水带为25.9m ；
B ：巷道长度1050m ；
R：水平巷道影响半径：215m;
地下水动力学法求获该矿井开采煤层时涌水量为45.58m3/h，即1094t/d。
水文地质类比法计算涌水量计算公式：
根据Q=Q1*F0/F1
其中Q——年平均涌水量
Q1——本次实测涌水量
F0——采空区面积：取0.078256×106m2
F1——巷道控制面积：取0.022382×106m2
所以年正常涌水量Q=199.2×106×0.078256÷0.022382×106 =696.4t/d。
所以年最大涌水量Q=360×106×0.078256÷0.022382×106 =1258.6t/d。
根据地下水动力学法、矿井实测法作比较，根据参数选用的可靠程度，现选用矿井实测年正常涌水量696.4t/d，最大涌水量1258.6t/d。实测正常涌水量30m3/h，最大涌水量60m3/h。
随着矿井的进一步生产或暴雨季节坑道涌水量瞬时值要突破上述预算数据。因此矿井排水设备要充分考虑该瞬变因素，考虑雨季增强系数，选取设备要留有一定的余地。上述预算矿坑涌水量，是在自然流场情况下得出，在充分采动后，岩石裂隙的扩张、地表水和地下水自然流场的改变，将影响矿坑涌水量的增加幅度，因此，在顶板管理方法上要采取措施，防止塌陷带范围扩张和入渗系数变大。
总之，大气降水是本矿区未来矿坑及采空区充水的主要水源，岩层裂隙及采空塌陷是充水的主要途径，降水量的变化和煤层的开采时岩层裂隙的增加是矿井涌水量发生变化的因素，这也是矿井设计和开拓中要注意的问题。
区内浅部C407、C409、C601、C605煤层已形成大量的采空区，区内有
大量的积水，对矿井形成充水或突水，其影响程度较大。在采掘的过程中，要注意发生突水现象，应该引起高度重视，特别是在靠近煤层老窑采空区时，一定要加强探防水工作，确保安全生产。
大气降水，受季节影响，动态变化较大，大气降水对浅层含（隔）水层进行补给，形成浅层地下水，以渗流或越流形式对矿坑充水进行间接补给；局部通过导水裂隙带对含水岩组提供大量的补给直接进入矿坑，增大矿坑涌水量，大气降水对矿井生产影响大。
矿井开采宣威组中的煤层时，其上覆岩层飞仙关组含基岩裂隙水，在开采过程中或采空后，易形成导水裂隙带，对矿床充水产生直接或间接影响，构成矿床顶板直接充水。在开采C605煤层以下的煤层时，容易造成老窑突水。而区内的下覆地层茅口组对矿床充水的可能性小。
综上所述，矿区主要水害为小窑、采空区积水、上覆含水层中的地下水。另外，大气降水、地表水、裂隙水，对矿井采掘影响较大。断裂带是可能产生水害的主要通道，对矿井采掘影响较大。总之，大气降水是该矿床充水的主要原因，对地下水具有一定的补充作用，浅部岩层渗透性好，含水性弱。地表水与地下水之间有可能发生联系，容易引起矿床充水。在采掘的过程中，要注意发生突水现象，应该引起高度重视，特别是在靠近老窑采空区时，一定要加强探防水工作，确保安全生产。
第五章防水安全煤（岩）柱设计
一、防水煤（岩）柱的种类
由于井田各含水层之间的垂直水力联系通道不很清楚，含水层的裂隙发育情况以及含水层的水力补给情况有待查明，含水层横向富水性及块段间的差异也不明，断层的含水性及与含水层的水力联系也有待进一步查明，因此防水煤（岩）柱的留设尤为重要，根据该矿的实际情况，设计需要留设的防水煤（岩）柱主要有以下几种：
1、煤层露头防隔水煤（岩）柱
2、断层防水煤（岩）柱
3、井田边界、相邻水平、采区边界防水煤（岩）柱
4、采空区（老空区）防隔水煤（岩）柱
5、导水钻孔防隔水煤（岩）柱。
二、防水煤（岩）柱的留设原则
1、在有突水威胁但又不宜疏放或注浆堵水（疏放或注浆很不经济时）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最低限度，以提高资源利用率。
为了多采煤炭，充分利用资源，也可以用采后充填，疏水降压、改造含水层（充填岩溶裂隙）等方法，消除突水威胁，创造少留煤柱的条件。
3、留设防水煤（岩）柱必须与矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学特性、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护方式等人为因素相适应。
4、一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体开采设计中确定。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、在多煤层块段，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（岩）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）柱必须满足各留设煤（岩）柱的条件。
7、对防水煤（岩）柱的维护要特别严格，因为煤（岩）柱任何一处被破坏，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措施，保护煤（岩）柱的完整性。
8、留设防水煤在（岩）柱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、防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水层或裂隙不发育、含水层极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。
三、防水煤（岩）柱的设计
（一）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水断层对待。
断层保护煤柱应按下式计算宽度：
L ＝0.5KM P K P /3≥20 m
式中：
L ——顺层防水煤柱宽度（m ）；
M ——煤厚或采高；
K P ——煤的抗张强度（MPa ），K P 取1.0MPa ；
P ——水头压力（MPa ），P ＝1.6MPa ；
K ——安全系数，一般取2～5，本设计取5。
C605煤层开采时L ＝0.5×5×1.26×1/6.13?＝6.93（m ）
C603煤层开采时L ＝0.5×5×0.80×1/6.13?＝4.4（m ）
C601煤层开采时L ＝0.5×5×1.92×1/6.13?＝10.56（m ）
C504煤层开采时L ＝0.5×5×1.10×1/6.13?＝6.05（m ）
C409煤层开采时L ＝0.5×5×2.5×1/6.13?＝13.7（m ）
C407煤层开采时L ＝0.5×5×2.48×1/6.13?＝13.64（m ）
C101b 煤层开采时L ＝0.5×5×1.01×1/6.13?＝5.6（m ）
根据上述计算，并结合实际情况，当发现断层时，C605、C603、C601、C504、C409、C407、C101b 煤层留设30m 防水煤柱。
（二）导水钻孔防水煤（岩）柱的留设
矿区范围内不存在封闭不良或质量可疑、有突水可能的钻孔，因此，无需留设保护煤柱。
（三）矿井边界防水煤（岩）柱的留设
根据矿井水文地质条件，可用下述公式计算煤柱宽度：
L ＝0.5KM P K P /3
式中：
L ——顺层防水煤柱宽度（m ）；
M ——煤厚或采高（m ）；
K P ——煤的抗张强度（MPa ），K P 取1.0MPa ；
P ——水头压力（MPa ），P ＝1.6MPa ；
K——安全系数，一般取4～10，本设计取8。
则：
C605煤层开采时L＝0.5×8×1.26×1/6.1
3?＝11.0（m）
C603煤层开采时L＝0.5×8×0.80×1/6.1
3?＝7.0（m）
C601煤层开采时L＝0.5×8×1.92×1/6.1
3?＝16.8（m）
C504煤层开采时L＝0.5×8×1.10×1/6.1
3?＝9.6（m）
C409煤层开采时L＝0.5×8×2.5×1/6.1
3?＝21.9（m）
C407煤层开采时L＝0.5×8×2.48×1/6.1
3?＝21.72（m）
C101b煤层开采时L＝0.5×8×1.01×1/6.1
3?＝8.85（m）
该矿井水文地质条件为简单～中等类型，根据《煤矿防治水规定》，设计井田边界留设40m的防水煤柱(本矿井留设20m、相邻矿井留设20m)。
（四）煤层露头防水煤（岩）柱的留设
H防=H裂+H保≮20m
式中：
H防――水煤（岩）柱高度（m）
H裂――直煤层的导水裂隙带最大高度（m）；
H保――护层厚度（m）；
C605煤层：H=（100×1.26）/（3.1×1.26＋5.0）+4+2×1.26=20.7m
C603煤层：H=（100×0.80）/（3.1×0.80＋5.0）+4+2×0.80=16.3m
C601煤层：H=（100×1.92）/（3.1×1.92＋5.0）+4+2×1.92=25.4m
C504煤层：H=（100×1.1）/（3.1×1.1＋5.0）+4+2×1.1=19.3m
C409煤层：H=（100×2.5）/（3.1×2.5＋5.0）+4+2×2.5=28.6m
C407煤层：H=（100×2.48）/（3.1×2.48＋5.0）+4+2×2.48=28.5m
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案 仁禾煤矿地测科 2015年4月5日
防隔水煤柱留设设计案 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、下煤组之间采用门联络，各煤层之间采用正、反门联络，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+1110ｍ以上。 二、设计依据 1、《矿井设计规》 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、防隔水煤柱设计案
防水煤柱留设设计说明兴仁县兴顺煤矿
防水煤柱留设设计说明 按照新颁布实施的《煤矿防治水规定》，结合本矿实际情况，防隔水煤（岩）柱的留设按下列进行。 相邻矿边界防隔水煤（岩）柱的留设 1.可采用垂直法留设，但总宽度不得小于40m。本矿内边界煤柱留设为20米。 2.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。 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（下图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，可分别留设（下图b）。 多煤层地区边界防隔水煤（岩）柱留设图 H L—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；Ｌ１y、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
导水裂缝带上限岩柱宽度Ｌy 的计算，可采用以下公式： Ly= 10H L -H ×s T 1 ≥20m 式中： T s ——水压与岩柱宽度的比值，可取１。 断层带防水煤柱宽度的计算与留设 按《矿井水文地质规程》，在煤层位于含水层上方，断层又导水的情况下，防隔水煤柱的留设原则，主要应考虑两个方向上的压力。一是煤层底部隔水层能否抗住下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤层方向上的压力。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（H 安）的计算值，并不得 小于20m 。 计算公式为： 10+=Ts P H 安 αsin 安 H L =≮20m 式中：α—断层倾角（°）； L —防隔水煤柱宽度（m ）； P —静水压力（MPa ）； Ts —突水系数（MPa/m ）。 对于计算值小于20m 者，按20m 进行了留设；大于20m 者按实际
防隔水煤柱留设设计方案 Prepared on 24 November 2020
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,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+1110ｍ以上。 二、设计依据 1、《矿井设计规范》
某某煤矿矿井防灭火专项设计 目录 第一章矿井概况 (1) 第二章矿井火灾隐患性分析 (3) 第三章矿井煤层自然发火预测预报指标体系 (9) 第四章矿井自燃火灾监测系统 (15) 第五章矿井防灭火系统 (20) 第六章矿井工作面重点区域防灭火技术方案 (34) 第七章矿井外因火灾防治措施及装备 (36) 第八章矿井井下消防洒水系统 (41) 第九章防火构筑物及井上、下消防材料库 (43) 第十一章矿井防灭火技术管理制度 (50)
某某煤矿矿井防灭火专项设计为认真贯彻国家的安全生产方针，进一步加强矿井防灭火管理工作，有效预防矿井火灾事故，保障煤矿职工的安全和健康，保护国家资源和财产不受损失，保证矿井生产正常进行。根据《煤矿安全规程》第260条的规定，结合我矿实际，编制了矿井防灭火专项设计。 第一章矿井概况 一、井田位置及交通 某某井田位于国家规划的“*********”的*部，地处******处，行政区划隶属*******管辖。 地理坐标为： 东经*********** 井田交通十分便利，*******对外交通和内部运输条件均较便利。 井田向东南距****约32km，*****城区距各大城市或火车站距离为：*******。 井田交通位置详见图1-1-1，井田在矿区中的位置见图1-1-2。 二、地形地貌 井田地处***接壤地带，井田东部地势较平缓，多被沙漠覆盖，分布沙丘、沙梁；其余全部为第四系黄土覆盖，呈现沟壑纵横的黄土梁峁地貌景观。井田地势总体南高北低，一般标高+1290～+1320m；黄土梁峁区地势
较高，一般标高+100～+160m。井田内最高点位于***，高程+***m；最低点位于井田北部的冲沟沟谷，高程+**m，相对高差***m。 三、地表水系 井田地表无大的水系，但冲沟较发育，主要为秃尾河支流红柳沟之上游支沟，其中贺家沟沿井田中部自东南向西北流过，流水受降雨影响非常大，虽流量有限(常断流)，但下蚀作用强烈，切割深，造成地形破碎。 四、地震情况 根据国家地震局和建设部2010年颁发的GB50011-2010《建筑抗震设计规范》规定，本区地震烈度为Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g。 图1-1-1 井田交通位置图 图1-1-2 井田在矿区中的位置示意图 五、气象特征 井田属温带大陆性干旱、半干旱季风气候。天气多变，春季干旱而多风沙，夏季炎热多雷雨，秋季凉爽而短促，冬季干冷而漫长，日照充足，雨热同季。年平均气温8.1℃，7～8月最高气温36.7℃，元月份最低气温－29.7℃，日温差15～20℃。年平均降水量414mm，年平均蒸发量1907.2mm。7-9月份为雨季，10月中旬降雪，翌年2月解冻，无霜期155天。冬季至春末夏初多风，最大风速可达18.7m/s，风向多为北西。最大冻土深度1460mm。 六、矿井通风概况 1. 通风方法 矿井通风方法为机械抽出式。
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+1110ｍ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
河北金牛能源股份有限公司邢台矿51105工作面防治水工程设计 编制单位：地测科 编制： 审核： 科长： 总工程师： 2009年5月25日
河北金牛能源股份有限公司邢台矿 51105工作面防治水工程设计 前言 51105工作面为十一采区5#煤首采工作面，设计沿煤层走向布置，工作面推进长度1597m，面长100m，煤层底板标高在－70~－120米之间。拟采用综采开采方法，顶板管理为全部垮落法。工作面两条巷道均沿煤层掘进。 一、工作面概况 51105工作面为51100采区冲积层下5号煤首采面，井下位于西风井南部，北到51100运输上山，南以F12断层防水煤柱线为界，西到F32断层，东以f511-13断层为界。设计工作面沿煤层走向布置，工作面推进长度1597m，面长100m，煤层厚度在1.63-1.91米之间，平均1.77米，基岩厚度25-70煤层底板标高在－70~－120米之间。拟采用综采开采方法，顶板管理为全部垮落法。工作面两条巷道均沿煤层掘进。 米。 二、水文地质条件简介 51105工作面水文地质条件比较复杂，工作面开采受上部野青灰岩及底砾含水层的影响，下部受隐伏含水构造威胁。5号煤层上距野青灰岩含水层8-12米，距冲积层底砾含水层25-70米， 5号煤到大青灰岩含水层的隔水层厚度为65-72米，附近0802、8309、奥3钻孔资料显示，该地区没有伏青灰岩含水层存在。 在51100运输上山施工大青4号放水孔时，钻进到62.5米出水，出水量256 m3/h，附近0802钻孔资料分析孔底距大青灰岩含水层还有8.3米，通过取水样化验分析大青4号钻孔出水为奥灰水，目前51105运输巷底板潮湿且有浸水，在迎头施工超前探测孔2个，孔1方位N163O孔深227米水量7.2m3/h，孔2方位N181O孔深222米水量55m3/h，终孔层位均控制在5煤底板下30米以内，取水样分析结果表明钻孔出水为灰岩、砂岩混合水。钻探结果说明51105运输巷前方可能存在隐伏导含水构造。根据公司规定51105工作面掘进时，必须采取钻探、物探相结合的综合防治水措施，预防巷道前方构造突水及5#煤底板隐伏构造水威胁，确保工作面掘进安全。 根据首采工作面水文情况及该区地层、构造等水文地质特征分析，51105工作面回采过程中直接充水水源为5#煤层底板下局部伏青灰岩、底板砂岩含水层水和顶板野青青灰岩含水层，其中底板砂岩含水层由于厚度较大（8-10m平均9m），根据钻孔揭露情况，局部富水性极强，因此，需要针对底板砂岩含水层的特点采取防治水措施。此外，由于下部砂岩与大青灰岩含水层之间隔水层厚度局部存在水力联系，因此奥陶系灰岩含水层、大青灰岩含水层可能成为工作面的间接充水含水层。主要的充水通道为导水断层、导水裂隙带以及采煤引起的底板导水裂隙和顶板冒落导水裂隙。 因此，在工作面掘进和回采过程中，必须加强顶板野青灰岩含水层的合理受控疏放和底板砂岩水、灰岩水的综合防治。 1. 设计目的和任务 为了确保51105工作面的安全开采，在系统分析葛泉矿东井试采区地质、水文地质条件和总结1192工作面掘进和回采过程中防治水经验的基础上，编制本设计。设计内容主要包括以下几个方面：
贵州赤天化能源有限责任公司桐梓县花秋镇花秋二矿 防隔水煤（岩）柱留设设计 编制单位：地测部 编制日期：2018年11月8日
会审表
桐梓县花秋二矿 防隔水煤（岩）柱留设设计 为进一步加强矿井防隔水煤（岩）柱的管理，夯实矿井安全生产，使各项规程、安全防隔水煤（岩）柱的措施既有现场施工、作业针对性，又具有科学实用、可操作及规范延续性，使其更好地指导作业现场，更好地服务于矿井安全生产，特制定防隔水煤（岩）柱设计，望各相关单位严格遵照执行： 一、防隔水煤（岩）柱的确定 在受水害威胁的地方，预留一定宽度和高度的煤层不采，使工作面和水体保持一定的距离，以防止地下水或其它水源溃入工作面，所留的煤（岩）柱就叫防水煤（岩）柱。 ㈠防水煤（岩）柱的种类 根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的种类。根据该矿井的实际情况，需留设以下防水煤（岩）柱： 1、断层防水煤（岩）柱 在导水或含水断层两侧，为防止断层水溃入井下而留设的煤柱；当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层溃入井下而留设的煤柱。 2、导水钻孔防水煤柱 勘探阶段施工的钻孔，往往能贯穿若干含水层，若封孔质量不好，则人为地沟通了本来没有水力联系的含水层，使煤层开采的充水条件复杂化，为防止上覆含水层中的水溃入井下而留设的煤柱称为钻孔防水煤柱。 3、相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱。 相邻水平或采区边界防水煤(岩)柱主要是防止相邻水平、采区的积水进入本区而留设的保护煤柱。 4、矿井边界煤（岩）柱。 矿井边界防水煤(岩)柱主要是防止相邻矿井的积水进入本矿井而留设的保护煤柱。 5、老窑积水区防水煤（岩）柱。 老窑积水区防水煤(岩)柱主要是防止老窑、采空区的积水进入本区而留设的保护煤柱。 ㈡防水煤（岩）柱的留设 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
楚雄市吕合镇石鼓煤业开发有限责任公司石鼓煤矿探放水设计 一、概述： 1、探放水的目的 探水是指采矿过程中用超前勘探的方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造（包括陷落柱）、充水含水层、积水老窑等水体的具体空间位置和产状，其目的是为了有效地防治矿井水害做好必要的准备。 2、探放水的原则 采掘工作必须执行“十六字”方针，即：“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。因而，遇到下列情况之一时，必须进行探放水。 （1）接近水淹的井巷、老窑和小窑时。 （2）接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时，或通过它们之前。 （3）打开隔离煤柱放水前。 （4）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带或裂隙发育带时。 （5）接近可能涌（突）水的钻孔时。 （6）接近有水或稀泥的灌浆区时。 （7）采动影响范围内有承压含水层或含水构造，或煤层与含水层间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。 （8）接近矿井水文地质条件复杂的地段，采掘工作有涌（突）水预兆 或情况不明时。 （9）接近其他可能涌（突）水地段时。
3、探放水对象的类型。 一般探放水的对象包括老窑、断裂构造、陷落柱、导水钻孔和充水含水层等。 二、探放老窑水 积水煤窑或矿井采掘的废巷老窑积水，其几何形状极不规则，积水量大者可达数百万立方米，一旦采掘工作面接近或揭露它们时，常常造成突水淹井及人身伤亡事故，故必须预先进行探放。 1、探放水工程设计内容 （1）探放水巷道推进的工作面和周围的水文地质条件。如老窑积水范围、积水量、确切的水头高度（水压）、正常涌水量，老窑与上、下采区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系，以及积水区与其他充水含水层的水力联系程度等。 （2）探放水巷道的开拓方向、施工次序、规格和支护形式。 （3）探放水钻孔组数、个数、方向、角度、深度和施工技术要求及采用的超前距和帮距 （4）探放水施工与掘进工作的安全规定 （5）受水威胁地区信号联系和避灾路线的确定 （6）通风措施和瓦斯检查制度 （7）防排水设施，如水闸门、水闸墙等的设计以及水仓、水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排等。 （8）水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。（9）附老窑位置及积水区与现采区的关系图、探放水孔布置的平面图和剖面图。 2、探放老窑水的原则
山西灵石国泰红岩煤业有限公司防灭火专项设计
实施时间：2012年度
红岩煤矿防火专项设计 为有效防止矿井火灾，根据煤矿煤层条件、井田采掘计划安排，特编制此2012年防灭火设计。 一、矿井概况： 矿井采用斜井单水平开拓，采煤方法为倾斜长壁一次采全高综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。煤炭种类为焦煤。矿井瓦斯等级属低瓦斯矿井，煤层属一级自燃发火煤层，自燃发火期为3-6个月。防灭火方法以灌浆为主，以喷洒阻化剂、移动式注氮防灭火系统为辅的防灭火方法，灌浆防灭火系统现在建设中。 二、防灭火总体要求 根据2012年度的采掘计划安排，防灭火重点为：矿井各采掘工作面为有效防止煤层自然发火，防灭火设计本着“预防为主，防消结合，依靠科技进步，采取多种形式防灭火”的原则，具体规定如下： 1、2012年度，井下所有掘进巷道高冒区、巷道透采空区或接近采空区、有自然发火征兆的其它架棚巷道及综采采空区、老采空区必须采取装帮顶灌浆措施；对部分灌浆地点使用凝胶防灭火新材料替代黄泥灌浆或与黄泥灌浆混合使用。 2、矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统，管路必须按规定铺设到位。井下消防管路每隔100米设置支管和阀门，皮带道消防管路每隔50米设置一组支管和阀门。消防管路距离采掘工作面不超过20米。 3、矿井必须有完整的灌浆系统，灌浆管路距掘进工作面不超过100米，采煤工作面风道必须接至距工作面40米，运输道必须接至停采线位置。2012年度主要灌浆地点：掘进工作面透老塘及巷道高冒区和自然发火隐患地点。 4、灌浆防灭火是按适当比例混合制成一定浓度的浆液，并通过管路注入到容易自然发火区域，利用浆液中的固体沉淀充填浮煤缝隙堵塞漏风通道，减少供氧量，并且包裹浮煤，隔绝氧气与煤体的接触，防止氧化。浆液中的水分能够抑制煤自热氧化发展，利用浆液中的沉淀及其粘性和包裹性，与周围破碎煤
前言 ............................................................................................... - 1 - 一、概述.............................................................................................................................. - 1 - （一）企业位置及隶属关系...................................................................................... - 1 - （二）矿井生产建设情况.......................................................................................... - 1 - 第一章采区概况及地质特征 ........................................................... - 2 - 第一节采区概况................................................................................................................ - 2 - 一、井田位置及范围.................................................................................................. - 2 - 二、地形地貌.............................................................................................................. - 2 - 三、主要河流及水体.................................................................................................. - 3 - 四、区内煤矿开采情况.............................................................................................. - 3 - 第二节地质构造...................................................................................................... - 4 - 一、相邻采区地质及水文地质情况.......................................................................... - 4 - 二、地质构造.............................................................................................................. - 5 - 第三节煤层................................................................................................................ - 7 - 一、含煤岩系及煤层.................................................................................................. - 7 - 二、可采煤层.............................................................................................................. - 7 - 第四节水文地质........................................................................................................ - 8 - 一、区域水文地质概况.............................................................................................. - 8 - 二、井田水文地质条件.............................................................................................. - 9 - 第五节防水煤柱的计算............................................................................................ - 11 - 一、设计依据............................................................................................................ - 11 - 二、矿井煤柱设计实际参数.................................................................................... - 12 - 三、矿井边界隔水煤柱、设计计算........................................................................ - 12 -
榆林泰发祥矿业有限公司 麻黄梁煤矿 矿 井 防 治 水 专 项 设 计 地测部-张礼军 二Ｏ一八年一月
目录 1．概述 (1) 1.1目的和任务 (1) 1.2位置及交通 (1) 1.3水文与气象 (3) 1.4地形地貌 (4) 1.5以往的水文地质工作 (4) 1.6矿井现状 (6) 1.7编制依据及技术标准 (7) 2 矿井地质条件 (8) 2.1矿井构造 (8) 2.1.1构造 (8) 2.2地层 (8) 2.3煤层及煤质 (17) 2.3.1含煤性 (17) 2.3.2煤层 (18) 2.3.2煤质 (20) 3 矿区水文地质条件 (23) 3.1矿区含（隔）水层 (23) 3.2矿井充水因素分析 (30) 4 矿井水害防治方案 (34)
4.1水害防治方案的确定 (34) 4.2水害防治工程的设置 (34) 5 防水煤（岩）柱留设 (35) 5.1防水煤（岩）柱的种类 (35) 5.2防水煤（岩）柱留设 (35) 5.2.1．防水煤（岩）柱的留设原则 (35) 5.2.2防水煤（岩）柱的留设 (36) 6 矿井防治水措施 (37) 6.1矿井开拓、开采所采取的安全保证措施 (37) 6.1.1矿井开拓工程位置及层位选择 (37) 6.1.2采掘工程所采取的防治水措施 (38) 6.2水害防治的组织措施 (41) 6.3井下探放水措施 (41) 6.3.1区域、局部探放水措施 (41) 6.3.2探放水设备选择 (48) 6.4地表防治水措施 (49) 6.4.1地表水防治设计依据 (49) 6.4.2地表水防治工程 (51) 6.5井下防治水安全设施 (52) 6.5.1井下排水 (52) 6.5.2防水设施 (54) 6.6 封闭不良钻孔防治水措施 (54)
煤矿防隔水煤（岩）柱的尺寸要求 一、煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设 煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按下列公式计算： 1.煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时： H f=H k+H b (3-1) 2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时（图3-1）： H f=H L+H b (3-2) 式中H f--防隔水煤（岩）柱高度，m； H k--采后垮落带高度，m； H L--导水裂缝带最大高度，m； H b--保护层厚度，m； α--煤层倾角，（°）。 根据式(3-1)、式(3-2)计算的值，不得小于20 m。式中H k、H L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。 图3-1 煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤（岩）柱留 设图
二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设 含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设（图3-2）可参照下列经验公式计算： P 35.0K p KM L ≥20 m 式中 L --煤柱留设的宽度，m ； K --安全系数，一般取2-5； M --煤层厚度或采高，m ； p --水头压力，MPa ； K p --煤的抗拉强度，MPa 。 图3-2 含水或导水断层防隔水煤（岩）柱留设图 三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设 煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时（图3-3），防隔水煤（岩）柱的留设要求如下： 图3-3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 留设图
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3-3a 、图3-3b 留设。其计算公式为： L =L 1+L 2+L 3=H a csc θ+H L cot θ+H L cot δ (3-3) 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3-3c 留设。其计算公式为： L =L 1+L 2+L 3=H a (sin δ－cos δcot θ)+ (H a cos δ+M )(cot θ+cot δ) ≥20 m (3-4) 式中 L --防隔水煤（岩）柱宽度，m ； L 1，L 2，L 3--防隔水煤(岩)柱各分段宽度，m ； H L --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 ； H a --断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度，m 。 H a 值应当根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压（p ）与防隔水煤（岩）柱厚度（M ）的比值（T s =p/M ）,并将各点之值标到以T s =p/M 为横轴，以埋藏深度Ｈ０为纵轴的坐标纸上，找出T s 值的安全临界线（图3-4）。 H a 值也可以按下列公式计算： 10s a +=T p H 式中 p --防隔水煤（岩）柱所承受的静水压力，MPa ； T s --临界突水系数，MPa ／m ； 10--保护带厚度，一般取10 m 。
7.3防水煤柱留设 7.3.1断层防水煤柱留设 因本矿井3号煤层开采时断层、陷落柱是奥陶灰突水的重要通道。 因此，必须对导水断层留设防水煤柱，防水煤柱的留设方法可依据《煤矿防治水规定》附录三的公式计算，本矿区含水或导水断层防隔水煤柱的留设方案如下： 由于本井内没有发现较大的断层，因此，本报告只考虑小断层的煤柱留设情况。当断层落差小于隔水层厚度（取3号煤层的99.09m ）时，含水或导水断层防隔水煤柱的留设参照经验公式计算： L=0.5KM P 3K P ≥20m (7-1) H a =S T P +10,L= αsin a H ≥20m (7-2) 式中：L —防隔水层煤柱宽度，m ； K —安全系数，一般取2～5； M —煤层厚度或采高，m ； P —煤层厚度或采高，m ； Kp —煤的抗拉强度，Mpa ； H a —导水裂隙带至含水层防水岩柱的厚度，m ； α—断层倾角，（°） 经以上公式（7-1）和（7-2）计算，所得结果取较大值为留设的防水煤柱宽度。 今后如在地质勘探和采掘活动后，发现有新的断层，矿方应按
照以上计算方法自行计算断层防水煤柱的宽度；对落差小于5m的断层应在探明去其导水性后，再确定是否留设防水煤柱或采取注浆加固措施。 7.3.2陷落柱保护煤柱留设 目前本矿井内尚未发现陷落柱，但不排除存在隐伏陷落柱的可能。陷落柱是奥灰突水的主要通道，为防止陷落柱突水事故，确保矿井安全生产，对导水陷落柱必须留设防水煤柱。现分述如下： ①导水陷落柱 对于一些导水陷落柱，如果所处的位置对回采影响不大，可以只留设保护煤柱而不封堵。这类落陷柱突水隐患很大，留设防水煤柱时一定要考虑其特征，做到万无一失。 首先，必须查明有无与陷落柱连通的导水断层。如果存在断层，即使断层距很小，也会作为突水通道将陷落柱内的水导入矿井，从而导致断层突水事态扩大。即使没有人为干扰的情况，突水通道也会在高压水作用下发生冲刷或扩容，随时有增大涌水、发生灾害的可能。因此，必须圈定陷落柱的突水边界。陷落柱的边界不等于突水边界，因为陷落柱在坍塌过程中或坍塌后的重力作用下，在柱体周围的脆性煤、岩层中形成大量的张裂隙，这些裂隙将成为良好的突水通道。一些陷落柱甚至内部完全充水不导水，而断层小裂隙发育的陷落柱周边环带反而成为导水的主要通道。 因此，确定陷落柱的出水边界，必须考虑周边裂隙的发育带，将其划在突水边界内。突水边界确定以后，可将突水边界视为一个断层
峁底煤矿防隔水煤柱设计 一、矿井概况 山西兴县华润联盛茆底煤业有限公司井田位于兴县县城东南5km处，行政区划隶属于奥家湾乡。地理坐标为北纬38°25′54″—38°27′39″，东经111°09′47″—111°11′23″。 本区属于中低山区，区内地形复杂，侵蚀冲刷剧烈，形成近南北向的山梁及沟谷。井田总体地势南部高北部低，最高处位于井田中部，海拔1234.90m，最低处位于井田北部，海拔1028.00m，最大相对高差206.90m。 本矿设计生产能力90万吨，服务年限26年。 二．水文地质条件 （一）水系、河流 井田属于黄河流域蔚汾河水系，该河流发源于岚县大蛇头乡和尚沟村，全长81.8km，从恶虎滩乡下会村入兴县，由高家村镇张家湾村注入黄河，年径流量为0.621亿m3。井田内无河流等地表水体，各沟谷平时干涸无水，为雨季泄洪通道。 （二）气象 井田位于晋西北黄土高原，属温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差大。春季多风，夏季雨量集中，秋季凉爽，冬季寒冷少雪。年平均气温6.8—10.6℃。1月份最低平均气温-7.8—11.2℃。极端最低—29.3℃；7月份最高平均气温22.3—25℃，极端最高38.4℃。太阳辐射量平均为559080J/cm2，全年日照时数为2629.2h，无霜期在150—190d之间。根据兴县气象局资料，该区近10年降水量231.4—
688.9mm，年平均为475.16mm，60%以上集中在7、8、9月；年平均蒸发量为2090.8mm，为降水量的4倍。年平均风速2.4m/s，最大风速20m/s。 （三）地表迳流 蔚汾河从井田北部边界由东向西流过，该河流发源于岚县大蛇头乡和尚沟村，全长81.8km，从恶虎滩乡下会村入兴县，由高家村镇张家湾村注入黄河，水位标高1028m，年径流量为0.621亿m3。 （四）井田含水层 1.奥陶系碳酸盐岩溶裂隙含水层组 井田内无出露，西北方向距井田8km的关家崖煤矿K5供水井资料：孔深280.21m，静水位标高863.86m（1990年），单井出水量530.75m3/d，水质类型为HCO32SO4—Ca，Mg型，奥陶系岩溶水水质类型一般为HCO3-Ca，Mg型。据此推测井田内奥灰水静止水位标高866-867m，含水层时代为奥陶系中统上、下马家沟组，单井出水量＞2000m3/d，水质类型为HCO32S04-Ca2Mg型及HCO3-Ca2Mg型。 2.石炭系太原组砂岩裂隙含水层组 含水层主要为S2粗砂岩及L3灰岩。S2粗砂岩厚度31.55m，L3灰岩厚度为4.56m，该含水层接受补给差，富水性弱，根据斜沟ZK923孔抽水试验结果：单位涌水量0.004L/s.m，渗透系数0.0124m/d，水位标高据车家庄煤矿ZK21921孔观测结果为999.46m，水质类型为HCO32S04-Ca2Mg型，矿化度0.77g/L。 3.二叠系下统下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水层 含水层主要为中、粗粒砂岩，含水层裂隙发育较差，富水性较弱，据斜沟煤矿ZK924水文孔抽水试验结果：单位涌水量（平均）
各类防隔水煤（岩）柱的留设 一、煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按以下公式计算： 1、煤层露头无覆盖或被粘土类微透水松散层覆盖时： Ｈ防=Ｈ冒+Ｈ保 2、煤层露头被松散富含水层覆盖时（见附图7-1）： Ｈ防=Ｈ裂+Ｈ保 根据上两式计算的值，不得小于20m 。式中冒高（H 冒）、裂高（H 裂）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 裂-----垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m ）； H 保-----保护层厚度（m ）； α------煤层倾角（°）。 附图 6-1 附图7-1 二、含水或导水断层防隔水煤柱的留设（附图7-2）可参照以下经验公式计算： 0.5L 20m 式中：L----煤柱留设的宽度（m ） K----安全系数（一般取2-5）； M-----煤层厚度或采高（m ）； P-----水头压力（kgf/cm 2）； K P ----煤的抗张强度（kgf/cm 2）。
附图 8-2 附图7-2 三、煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时（附图7-3），防水煤柱的留设： （b） 附图8-3 （c） （a） 附图7-3 1.当含水层顶面高于最高导水裂隙带上限时，防水煤柱可按附图7-3a、b留设。计算公式为： 123 cos L L L L H H ctg H ctg θθα =++=++ 安裂裂 2.最高裂隙带上限高于断层上盘含水层时，防水煤柱按附图7-3c留设。计算公式为： ()()() 123 sin cos cos L L L L H ctg H M ctg ctg ααθαθα=++=-++?+ 安安 ≥20m 以上两式中： L-----防隔水煤（岩）柱宽度（m）,L 1 、L 2 、L 3 为分段宽度； H 裂 -----最大导水裂隙带高度（m）； θ----断层倾角（°）； α ----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）； H 安 ----导水裂隙带至含水层间防水岩柱的厚度（m）。 H 安 值应根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发
断层防水煤柱的合理宽度设计 院别理学院 专业工程力学 指导教师张嘉凡 评阅教师 班级2008级 姓名代陆 学号0801010108 西安科技大学 二零一二年
论文编号： 论文题目：断层防水煤柱的合理宽度设计 专业：工程力学 学生：代陆 指导教师：张嘉凡 摘要 透水作为煤矿井下的五大自然灾害之一，对煤矿的安全生产有着极大的危害。根据大量的统计资料表明，79.5%的矿井突水都与断层有关，防水煤柱的留设作为矿井水灾预防的主要手段，其宽度的合理设计对于矿井的安全生产有着极其重要的意义。本文对于防水煤柱的宽度设计，将其分为矿压影响区，有效隔水区以及断层影响区三个部分，分别进行宽度计算公式的推导并分别计算，较之原来的方法，多考虑了矿压影响带对于防水煤柱的影响，使其更加合理，更加安全。 关键词：断层；防水煤柱；矿压影响；屈服区；有效隔水区；断层影响
No. ： Subject ：Reasonable width of the fault waterproof pillar design Specialty ： The Mechanics of Engineering Name ： Dai Lu Instructor：Zhang Jiafan ABSTRACT： As one of the five natural disasters in the coal mine,penetration have a great harm to coal mine production safety.According to a large number of statistics,79.5% of the mine water inrush have contacts with fault.Waterproof coal pillars is a primary means of mine flood prevention,the rational design of the waterproof coal pillars' width has great significance for mine safety production.In this article, the waterproof coal pillar width design will be divided into mine pressure affected zone,effective impermeable area and the fault-affected zone.Deduced and calculate the width of the formula https://www.doczj.com/doc/3014301195.html,Pared with the original method,Give more consideration to the influence of mine pressure affected zone on waterproof pillar,make it more reasonable and more secure. Keywords:fault; waterproof pillar; mine pressure affected; yield zone; effective confining District; fault affected zone
第一章概况 第一节目的和任务 为认真贯彻落实《国家安监总局，国家煤矿安监局关于进一步加强煤矿水害防治工作的通知》的通知，进一步加强水害防治工作，采取切实有效措施，杜绝透水事故的发生，确保安全生产。 一、主要地质依据： 1、1990年山西省煤炭地质144勘察院（原山西煤田地质勘探144队）编制的《山西省沁源县详查勘探地质报告》； 2、2009年2月山西省煤炭地质144勘查院编制的《山西黄土坡煤焦有限责任公司一矿矿井调查报告》； 3、2010年3月，山西省煤炭地质114勘查院编制的《山西黄土坡鑫能煤业有限公司水文补充勘探报告》； 4、依据《煤矿防治水规定》、《煤矿安全规程》 二、编制设计的技术要求 1、符合矿井实际，科学合理。 2、对不同的水文地质区域及地质构造进行防水隔离煤柱设计。 第二节煤矿位置 一、位置 黄土坡鑫能公司位于山西省沁源县小岭底村以东500ｍ
处，行政区录属聪子峪乡管辖。 地理坐标为： 北纬：36°48′47″--------36°50′20″= 东经：112°11′16″------112°13′01″ 矿区范围由以下5个坐标连线圈定： （1980西安坐标系） 1、X=4080372.23 Y=19612080.95 2、X=4076481.39 Y=19612080.95 3、X=4076481.36 Y=19605930.96 4、X=4078651.36 Y=19605930.95 5、X= 4079441.38 Y=19608480.95 矿区形态为一直角梯形，南北长2170--3891ｍ，东西宽6150ｍ，面积18.8723Kｍ2，开采矿井2#—11#号煤，开采深度由1480ｍ至1020ｍ标高。 二、交通 汾（阳）-屯（留）公路线从矿区西部通过，向北60K ｍ可达南同蒲铁路的平遥车站，也可与大（同）-运（城）高速公路接运，向南经郭道镇可达沁县城关与太焦铁路线相连。本矿交通比较方便（见1-2-1交通位置图）。 三、相邻矿区的名称、相邻位置和边界 黄土坡鑫能公司北部、西部与汾西矿业集团正新煤焦有限公司和善煤矿相邻，东部与马军峪常信煤业有限公司毗