采场底板断层防水煤柱留设研究

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 P3K P ≥20m (7-1) H a =ST 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。

孔庄矿F_(6-6)断层采动活化机理及防水煤柱合理留设研究对于煤矿开采而言,矿井突水是其主要制约因素之一,其中又以断层突水为主要的水害形式。

断层的存在破坏了隔水岩层的完整性,减小了煤层与含水层的距离,极大增加了矿井突水的可能性。

同时,采动条件下的断层活化现象使得断层带本身成为突水通道的可能性大大增加,断层活化后的突水严重威胁着煤炭资源的安全开采。

F_6-6断层是孔庄矿的大型正断层,由于其落差大、延展距离长且含、导水性不清,如果在开采过程中产生活化,将制约矿井的安全开采。

因此,针对孔庄矿F_6-6断层采动条件下的活化机理与防水煤柱留设研究,对于保障孔庄矿后续的安全开采,意义重大。

论文在收集孔庄矿勘探阶段和生产阶段资料的基础上,采用理论分析、数值模拟、试验研究、数据分析相结合的综合方法对断层采动活化机理及防水煤柱留设进行研究,取得了如下的研究成果。

（1）根据断层要素分析与煤层开采工程地质条件分析结果,结合瞬变电磁探测与现场实际揭露情况,认为F_6-6断层的含、导水性较差;（2）以矿山压力与岩层控制理论为指导,总结煤层底板采动支撑应力分布规律,并以此建立断层采动活化力学模型,同时对断层活化的必要条件进行分析,认为采动条件下,断层出现活化的必要条件是断层带内岩石之间的粘结系数小于等于粘结系数临界值C_max;（3）利用FLAC3D软件对断层活化的影响因素进行分析,研究显示F_6-6断层的断煤交线以浅区域活化可能性大于以深区域,利用方差分析与灰色关联度分析方法,证明工作面推进的距离是断层活化的主要影响因素;（4）在对断层防水煤柱理论留设公式探讨的基础上,结合孔庄矿煤层开采实际情况,选取断层型底板突水公式结合导水裂缝带宽度的计算方法,最终确定F_6-6断层7煤最佳防水煤柱宽度在19、20、21、22勘探线上分别为64.82m、67.33m、58.69m、61.42m;8煤最佳防水煤柱宽度分别为68.42m、73.13m、65.67m、70.46m。

断层构造带建筑物保护煤柱的留设及开采技术研究山东科技大学汪华君刘承论山东省马坊煤矿任智德于富岭摘要矿井采矿活动中,地表建筑物处于断层保护煤柱内,井田边界F5 - 1 大断层产生的特殊的“滑移”现象,通过采取钻探和物探等手段准确确定断层位置,对各煤层工作面采用分层内错、联合布置、走向长壁开采,优化选取不同煤层和同一煤层不同阶段间最佳开采间隔时间,避免了重复开采引起的不利迭加影响。

关键词煤矿开采断层构造带保护煤柱优化“滑移”1 断层构造带的特征及对建筑物的影响1. 1 断层构造带的特征井下采矿活动破坏了岩体内原有的应力平衡状态,使采空区周围的岩层及上覆地表产生移动和变形,这种移动和变形一般表现为采空区上方顶板的弯曲下沉、断裂、冒落、底板岩层鼓起、开裂,而断层附近上覆岩层产生的移动和变形,将主要沿着断层薄弱面向采空区方向滑动,并一直发展到地表的断层露头处。

1. 2 断层构造带煤层开采对地表建筑物的影响(1) 断层位于覆岩移动范围内,塌陷边界角与断层面相交,二者倾向一致,井下开采活动造成岩层移动,若岩层在移动过程中遇到断层时,将会发生沿断层面的移动,这种移动将沿着断层面并一直发展到地表断层露头处(见图1) 。

在断层露头处地表移动和变形比较剧烈, 常常发生裂缝,有时甚至产生台阶状大裂缝,而在断层露头处以外的地表移动却突然减少,在断层露头处的建筑物,会遭到严重破坏,而位于断层露头处以外的建筑物,则少受或不受影响。

(2) 断层位于覆岩移动范围内,但断层的倾角与边界角的倾向相反。

这种情况下,断层对地表移动的范围无显著影响,只是在断层露头处地表移动与变形集中,甚至产生裂缝, 破坏了地表移动与变形的正常规律,如建筑物位于断层露头图1 塌陷边界角与断层面相交倾角一致示意图处,则不可避免地遭到破坏(见图2) 。

图2 断层倾角与边界角倾向相反示意图(3) 断层位于覆岩移动范围外侧附近,不论断层的倾向如何,断层对地表移动的范围都明显增大,但影响程度不一, 断层露头处地表移动和变形剧烈,而靠近开采边界块段却相(1) 冻结压力, 当计算深度H < 300m 时按常规取P冻= K1 K2 (13. 81lgH - 12. 6) ,为安全起见, K1 、K2 均取1. 15 。

井下防水煤（岩）柱留设计一、防水煤（岩）柱的类型及留设原则在水体下、含水层下、承压含水层上或导水断层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃入工作地点，需要留出一定宽度或高度的煤（岩）层不采动，这部分煤（岩）层称为防隔水煤（岩）柱或防水煤（岩）柱。

根据防水煤（岩）柱所处的位臵，可以分成不同的类型。

（一）常用的防水煤（岩）柱类型(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煤（岩）柱，或当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层水溃入井下而留设的煤柱。

(2)井田边界煤柱：相邻两井田以技术边界分隔时，为防止一个矿井淹没（由突水或矿井报废引起）后影响另一个矿井的安全生产而留设的煤柱。

(3)上、下水平（或相邻采区）防水煤（岩）柱：在上、下两水平（或相邻两采区）之间留设的防水煤（岩）柱。

这种煤（岩）柱为暂时性的煤（岩）柱，在上、下两水平（或相邻两采区）开采末期或透水威胁消除后，这部分煤（岩）柱中的煤，仍然可以回收出来。

(4)水淹区防水煤（岩）柱：在水淹区（包括老窑积水区）四周和上、下水平留设的防止水淹区水溃入井下采掘工作面的煤（岩）柱。

(5)地表水体防水煤（岩）柱：为防止采煤后地表水经塌陷裂缝溃入井下而留设的煤（岩）柱。

(6)冲积层防水煤（岩）柱：为防止采煤后上覆冲积层中的强含水层水溃入井下而留设的煤（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（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)留设的防水煤（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，还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。

煤矿开采工作防水研究发布时间：2021-11-19T03:42:59.995Z 来源：《城镇建设》2021年21期作者：王志平[导读] 为了确定合理的预留防水煤柱宽度，以便开采靠近储层的浅煤层，我们采用了理论分析王志平61272219860515****摘要：为了确定合理的预留防水煤柱宽度，以便开采靠近储层的浅煤层，我们采用了理论分析，使用相似材料的物理模拟以及数值模拟的方法，研究了上覆岩层开采的破坏特征和特征。

通过仿真分析验证了理论结果，表明该理论方法可用于确定靠近储层的煤层防水煤柱的宽度。

关键词：煤矿开采；防水研究；开采工作一、绪论中国西部拥有丰富的优质煤炭资源。

在我国某省北部的某煤田尤其如此，其构造简单，倾角一般为1°～3°。

该领域的煤层是稳定的，并且主要包含长焰和非结块煤，这些煤中硫、磷和灰分的含量极低，并且发热量中等偏高。

这是国内外电力、液化和化学工业使用的稀有优质煤炭。

此煤田是中国已探明储量最大的煤田，这增加了其在采矿方面的应用前景。

但是，煤层开采，围岩的应力会重新分布，从而导致松动变形和破坏性断裂。

当导水裂缝与水体相连时，例如含水层或煤层附近的承压水，水会流入巷道，从而导致矿井发生突水事故。

当前，保留防水煤柱可有效防止突水事件。

学者们研究了在含水层下且导水断层附近的煤层开采中防水煤柱宽度的确定。

然而，由于地层地质结构的复杂性和开采条件的差异，在工作面开采过程中，上覆地层的运动，裂缝的发育以及水体对采场的影响变化很大。

对于靠近储层的浅煤层，没有观察到高水压的影响。

但是，潜水线在岸坡中的分布是为了防止储层中的水传导到周围的岩石破裂区域。

此外，在开采过程中应考虑坡度稳定性，以确保油藏的安全运行。

当前，在这方面还没有研究。

本文中，我们以某矿区的一个煤层为研究项目，并通过理论分析，物理模拟和模拟研究了开采过程中上覆地层和储层库岸边坡的破坏特征。

此外，我们根据数据确定了合理的防水煤柱宽度。

总第809期第15期2023年8月河南科技Henan Science and Technology矿业与水利工程收稿日期：2023-04-18作者简介：王天皓（1998—），男，硕士生，研究方向：工程地质。

通信作者：鲁海峰（1982—），男，博士，教授，研究方向：工程地质。

断层防水煤柱留设计算研究综述王天皓鲁海峰（安徽理工大学，安徽淮南232000）摘要：【目的】留设科学合理的断层防水煤柱可以在提高资源利用率的前提下，有效防止断层煤层开采过程中突水事故发生，因此对断层防水煤柱宽度的计算方法进行分类综述具有理论意义。

【方法】通过对断层防水煤柱宽度计算方法进行横向对比和纵向总结，分析了各类计算方法的特点，并对其发展方向提出了展望。

【结果】断层防水煤柱宽度计算方法主要有理论计算、数值模拟、相似材料模拟等，应针对具体情况选择合适的计算方法。

【结论】在实际运用中，影响断层防水煤柱宽度的因素复杂且多样，必要时可采取综合的计算方法。

关键词：断层防水煤柱；理论计算；数值模拟；相似材料模拟中图分类号：TD822.3文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）15-0062-04DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.15.012Summary of Research on Design Calculation of Fault Waterproof CoalPillar SettingWANG Tianhao LU Haifeng(Anhui University of Science and Technology,Huainan 232000,China)Abstract:[Purposes ]The scientific and reasonable fault waterproof coal pillar can effectively prevent wa⁃ter inrush accidents in the process of fault coal seam mining under the premise of improving resource uti⁃lization.Therefore,it is of theoretical significance to classify and summarize the calculation methods of fault waterproof coal pillar width.[Methods ]Through the horizontal comparison and vertical summary of the calculation methods of fault waterproof coal pillar width,the characteristics of various calculation methods are analyzed,and the development direction is prospected.[Findings ]The calculation methods of fault waterproof coal pillar width mainly include theoretical calculation,numerical simulation and similar material simulation.The appropriate calculation method should be chosen for the specific situa⁃tion.[Conclusions ]In practical application,the factors affecting the width of fault waterproof coal pillar are complex and diverse,and comprehensive calculation method can be adopted if necessary.Keywords:fault waterproof coal pillar;theoretical calculation;numerical simulation;similar materialsimulation 0引言在煤矿安全生产中，矿井突水是十分常见的问题。

《昌恒煤矿F9断层防隔水煤柱留设研究》篇一一、引言煤炭作为我国主要的能源资源，其开采过程中对地质结构的理解和应用显得尤为重要。

在煤矿开采过程中，断层防隔水煤柱的留设是确保矿井安全、防止水害事故发生的关键措施之一。

昌恒煤矿地处地质条件复杂的地区，其中F9断层作为该矿区的重要地质构造，其防隔水煤柱的留设问题尤为重要。

本文将针对昌恒煤矿F9断层防隔水煤柱的留设进行深入研究，为煤矿的安全生产提供理论支持。

二、研究背景及意义随着煤炭资源的开采深度不断增加，矿井面临的地质条件越来越复杂。

F9断层作为昌恒煤矿的重要地质构造，其存在对矿井的安全生产构成了潜在威胁。

防隔水煤柱的留设是防止断层水等灾害事故发生的重要措施，对于保障矿井安全、提高煤炭资源开采效率具有重要意义。

因此，对昌恒煤矿F9断层防隔水煤柱的留设进行研究，不仅有助于解决该矿区的实际问题，而且对于类似地质条件的煤矿具有普遍的借鉴意义。

三、研究内容与方法本研究主要采用地质勘探、数值模拟、现场试验等方法，对昌恒煤矿F9断层的地质结构、水文地质条件、煤柱留设参数等进行深入研究。

具体研究内容包括：1. 地质勘探：通过地质勘探手段，了解F9断层的空间分布、规模、产状等地质特征，为煤柱留设提供基础数据。

2. 水文地质条件分析：对矿区的水文地质条件进行深入分析，包括地下水来源、流向、补给条件等，以确定断层水的性质和危害程度。

3. 数值模拟：利用数值模拟软件，对不同煤柱留设参数下的矿井安全性能进行模拟分析，以确定最优的煤柱留设方案。

4. 现场试验：在数值模拟的基础上，进行现场试验，验证数值模拟结果的准确性，并进一步优化煤柱留设方案。

四、研究结果与分析通过上述研究方法，我们得到了以下研究结果：1. F9断层的地质特征：F9断层在昌恒煤矿区呈南北走向，规模较大，对矿井安全生产构成潜在威胁。

2. 水文地质条件：矿区地下水主要来源于大气降水和地表水体，断层水具有较大的危害性，需采取有效措施进行防范。

矿井防水煤柱的留设原则首先是安全性方面的原则。

矿井防水煤柱的留设应符合以下原则：1.保持矿井的稳定性：防水煤柱的留设应使矿井的机构变得更加稳定，防止矿井涌水或塌陷事故的发生。

煤柱的留设应符合矿井的地质条件和矿井的工艺要求，确保矿井的稳定性。

2.保持煤柱的连续性：防水煤柱的留设应保持煤柱的连续性，避免出现煤柱断裂或变形的情况。

在留设防水煤柱时，应考虑到煤柱的厚度、强度和结构等因素，确保煤柱的连续性。

3.制定合理的留设方案：防水煤柱的留设应根据矿井的地质条件、煤层的厚度和倾角、矿井的开采方式等因素来制定合理的留设方案。

煤柱的留设应考虑到各种因素的综合影响，尽量使防水煤柱的留设达到最佳效果。

其次是经济性方面的原则。

矿井防水煤柱的留设也应考虑经济性，并尽可能减少投资和资源的浪费。

具体原则如下：1.寻找最佳位置：在制定煤柱留设方案时，应尽量选择能够达到防水和瓦斯抽采效果的最佳位置。

通过地质勘探和煤层预测，确定煤柱的留设位置，以便提高煤柱的效果，减少矿井涌水和瓦斯爆炸的风险。

2.综合考虑效益与成本：在制定煤柱留设方案时，应综合考虑煤柱的防水效果与投资成本之间的关系。

选择经济效益最大化的煤柱留设方案，既能保持矿井的安全性，又能减少投资和资源的浪费。

3.合理利用煤矿资源：在制定煤柱留设方案时，应根据矿井的煤炭资源储量和开采计划，合理利用煤矿资源。

煤柱的留设不能过度浪费煤炭资源，应根据矿井的实际情况，计算出合理的煤炭留设量。

总之，矿井防水煤柱的留设原则主要包括安全性和经济性两个方面。

在留设防水煤柱时，应充分考虑矿井的地质条件、煤层的特点和矿井的开采方式等因素，制定合理的留设方案。

同时，在保证矿井安全的前提下，也要尽量减少投资和资源的浪费，提高经济效益。

采场底板断层防水煤柱留设研究本文针对采场底板断层防水煤柱留设问题进行了深入研究，采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，总结出采场底板断层防水煤柱留设的影响因素及其作用机理。

同时，本文结合具体案例分析了采场底板断层防水煤柱留设的应用实践，并探讨了可能的改进方案。

本研究对完善采场底板断层防水煤柱留设理论体系具有重要的科学意义，同时对提高矿井安全生产水平具有积极的推动作用。

矿井地下水控制是采矿工程中的重要环节，其中防水煤柱的留设是关键之一。

特别是采场底板断层防水煤柱留设，对矿井安全生产具有重要意义。

然而，针对采场底板断层防水煤柱留设的研究并不多，缺乏系统的理论和指导方法。

因此，本文开展采场底板断层防水煤柱留设的研究，旨在为其留设提供科学依据和改进空间。

前人对采场底板断层防水煤柱留设的研究主要集中在防水煤柱的合理宽度、断层位置与走向对防水煤柱留设的影响以及数值模拟方法的应用等方面。

然而，由于采场底板断层地质条件的复杂性和不确定性，防水煤柱留设仍存在一定的盲目性，缺乏对其影响因素及其作用机理的深入探讨。

本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对采场底板断层防水煤柱留设展开研究。

通过理论分析建立防水煤柱留设的基本模型，明确影响因素及其作用机理；利用数值模拟方法对不同工况下的防水煤柱留设进行模拟，分析各因素对防水煤柱稳定性的影响；通过实验研究对理论分析和数值模拟结果进行验证和优化。

本文通过理论分析、数值模拟和实验研究，总结出采场底板断层防水煤柱留设的主要影响因素包括断层位置、走向、倾角、采场底板厚度、岩层力学性质及水文地质条件等。

同时，本文发现防水煤柱的稳定性受多种因素影响，单一因素的改变并不能有效提高防水煤柱的稳定性，需要综合考虑多因素进行优化设计。

对比分析显示，数值模拟方法在预测防水煤柱稳定性方面具有较高的准确性和可靠性，可以为实际工程应用提供有力支持。

本文结合具体案例分析了采场底板断层防水煤柱留设的应用实践。

煤矿断层防隔水煤柱留设宽度研究摘要：煤矿井下开采时，为防止地下水突然涌入，设置一定规模的暂时不开采的煤柱，称为防水煤柱。

在井下可能发生突水或涌水的区域设置合理宽度的防水煤柱，可以减少煤矿生产中的同级突水(透水)事故。

根据我国《煤矿防治水细则》给出的经验公式，可以计算出松软煤层防水煤柱的合理宽度。

根据公式，其他变量在矿井特定位置为定值，煤柱预留宽度只是煤层抗拉强度的函数，因此在确定煤柱预留宽度时，计算煤层抗拉强度非常重要。

大部分煤矿建于20世纪70-80年代，大部分矿井资源已经枯竭。

近年来，许多煤矿相继关闭，对周边生产矿井造成了严重的老空水害威胁。

合理留设防水煤柱对防治采空区水害具有重要意义。

煤层形成后，大多经历了多期构造运动，煤体内部各种不连续结构面和微裂隙非常发育。

因此，采用科学的研究方法测试和确定松软煤岩的抗拉强度对矿井生产具有重要意义。

基于此，本篇文章对煤矿断层防隔水煤柱留设宽度进行研究，以供参考。

关键词：煤矿断层；防隔水煤柱；留设宽度引言防水层是煤矿区，为了确保附近水域的煤炭和天然气安全开采，从煤矿到水的底部(顶部)，旨在防止矿物损害。

随着整个过程的深度增加，井下的条件变得更加复杂，水位破裂的可能性增加，特别是在级配地区，页岩结构的中断导致整个过程中条形基础受到影响，洪水的可能性增加。

因此，堵水柱的设计对于确保井下整个钻井过程的安全至关重要。

但是，在流域围护施工中，路基条件的复杂性太高，导致流域围护宽度较小，不仅影响了井下整体钻井过程的效率，而且严重影响了煤矿井下整体钻井过程的经济性。

1断层煤柱留设的计算方法及原则目前，水封煤柱保持计算方法主要是基于经验比较、理论公式计算、基于《煤矿预防和管理水条例》(2009年)计算公式的计算、数值计算或模拟大量煤炭开采实践和理论研究表明，断煤柱尺寸的选择必须基于两项基本原则:断煤柱尺寸必须能够承受高压断水；必须确保采矿不会导致断层活动，断层区域没有拉伸应力，或采矿造成的裂缝不会在断层区域扩散。

在对煤矿进行开采的过程中，往往会遇到断层的情况，而断层不仅会降低煤层的完整性和连续性，还会增加所在区域地层条件的复杂性，进而影响煤矿的采区划分，加大煤矿开采工作的难度，甚至会影响到煤矿生产的安全性，针对这种情况下，必须要做好保护煤柱的留设工作，通过对保护煤柱的科学设置，将断层的影响有效降低，一方面可以提升煤矿生产的安全性；另一方面可以提高煤矿开采效率和资源开采数量，使企业获得更高的经济效益，这对于煤矿企业的健康发展具有非常重要的意义，因此，有必要针对相关内容进行深入的研究。

1 断层保护概述在地质构造当中，断层结构主要是由于地壳受到应力作用影响出现剧烈的运动，进而产生错位和断裂造成的结果。

而相关研究表明：如果断层倾角在20º以上，且断层落差超过10m，那么地表以及岩层的移动就会受到明显的影响，尤其是在断层露头部分的地表，会出现台阶状的大裂缝。

此外，地表下沉盆地也会产生明显的差异。

通常情况下，上盘部分会出现较大的下沉速度和下沉系数，而下盘部分的下沉速度及系数则相对较小。

随着断层倾角的不断提升，地表部分的移动特征差别也会随之增大，同时，地表变形及移动最大值会在断层露头区域集中。

在煤矿开采活动中，国家针对建筑物的保护煤柱进行了明确的规范，要求煤矿企业根据地表建筑物以及危险移动变形值对保护煤柱进行留设，而保护煤柱的留设具体需要采用以下方法：一是垂直剖面法，主要以移动角值为依据，对各类建筑物都具有良好的适用性；二是垂线法，一般针对延伸性建筑物使用；三是数字标高投影法，在具有较大倾角变化的煤层当中较为适用，目前这些方法在断层保护煤柱设计中的应用也较为广泛。

但在开采实践当中，利用移动角进行断层保护煤柱的设计，经常会出现异常的情况，因此，还需要针对断层保护煤柱的留设方法加强研究[1]。

2 实际案例在煤矿开采过程中如果遇到断层，且断层受到开采工作的影响，造成地表以及岩层出现变形异常的情况，会对煤矿的正常开采造成巨大的影响。

第５８卷第５期有色金属（矿山部分）２００６年９月断层保护煤柱留设方法研究王其芳（山东科技大学地科学院）摘要：本文通过分析肥城矿区开采实践中出现的断层影响事例，研究断层对开采沉陷规律的影响，给出了遇到有断层情况下的保护煤柱留设方法，即选用具体地质条件下开采引起的地表移动变形边界角作为留设保护煤柱的主要参数，当条件允许时，也可选用边界角与移动角的平均值来设计保护煤柱。

关键词：断层保护煤柱在煤矿开采活动中，由于断层存在，破坏了煤层的连续性和完整性，使矿区地层条件复杂化，影响了采区的划分，使生产系统复杂，储量损失增大，造成顶板破碎，支护难度大，同时使开采引起的岩层与地表移动变形规律复杂化，表现出特殊性，其结果往往在断层露头处地面出现台阶、裂缝等非连续变形，增加了建（构）筑物下压煤开采的难度。

如果可采地层的上覆岩层中有断层存在，这就可能引起断层的上下盘沿断层面相对移动。

研究表明，当断层倾角大于２０。

，断层落差大于ｌＯｍ时，断层对岩层和地表移动有明显的影响。

断层露头区上方地表产生较大裂缝，并有台阶出现，则地表下沉盆地有明显差异。

在多数情况下，上盘部分下沉系数和下沉速度较大；下盘部分下沉系数和下沉速度较小。

随断层倾角的增大，地表移动特征差别变大，而且地表移动和变形最大值集中于断层露头附近。

此外，断层的断面大小及倾向使地表移动范围增大或缩小。

国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定，对地面建（构）筑物，其保护煤柱的留设，是以危险移动变形值指标为主要依据的，即以通常使用的移动角值垂直剖面法（适用于各类建（构）筑物）、垂线法（多用于延伸形构筑物）、数字标高投影法（主要适用于倾角变化较大的煤层）之一进行设计。

但对断层保护煤柱的设计未作专门规定，一般也采用上述方法留设。

而在开采实践中，采用移动角留设断层保护煤王其芳讲师山东青岛２６６５１０柱，往往出现异常现象。

有必要对断层保护煤柱留设时采用何种参数进行研究。

附录五 “安全隔水厚度”和“突水系数”计算公式：4L t KP =式中：t----安全隔水厚度（m ）；L----采掘工作面底板最大宽度（m ）；r----隔水层岩石的容重（t/m3）;KP---隔水层岩石的抗张强度（t/m3）;H----隔水层底板承受的水头压力（tf/cm2）。

附图4—1（略）s P p T M C=- 式中 Ｔｓ-----突水系数〔kgf/(cm 2.m)〕;P-------隔水层承受的水压（kgf/cm2）;M-------底板隔水厚度（m ）；CP------采矿对底板隔以的扰动破坏厚度（m ）。

按式（1）计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。

按式（2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.6，正常块段不大于1.5。

附录入 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8-1）；H 防=H 裂+H 保根据上两式计算的值，不得小于20米。

式中（H 冒）、裂高（H 裂）的计算参照附录七。

式中 H 防-----防水煤（岩）柱高度（m ）H 冒-----采报冒落带高度（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 ）；a------煤层倾角（°）。

二、含水或导水断层防隔水煤柱的留设（附图8—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 （一般取2—5）；M-----煤层厚度或采高（m ）；P-----水头压力（kgf/cm2）；KP----煤的抗张强度（kgf/cm2）。

三、煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时（附图8—3），防水煤柱的留设：（图）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8—3a 、b 留设。