关于村庄煤柱留设的计算

251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法：1、防水煤（岩）柱种类；本采区田地质构造较中等,无岩浆活动，井田内无河流。

根据本矿的煤层赋存特征，采区防水煤（岩）柱的种类确定如下：⑴井田边界煤柱；⑵井筒及大巷煤柱：⑶采空区隔离煤柱；⑷地面工业广场及村庄煤柱；⑸断层煤柱⑹陷落柱煤柱⑺风氧化带煤柱2、防水煤（岩）柱留设与计算结果根据采区防水煤（岩）柱的种类，按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。

⑴田边界煤柱：依据《采区初步设计》本矿留设20m。

⑵副井广场：副斜井、回风斜井均沿煤层反倾向掘进，地面工业广场煤柱保护等级确定为II级，围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角73°进行计算。

最大垂深为（1350-880）=470，其中表土层按20m，基岩按450m，计算结果为158m，加上围护带的宽度20m。

所以副井广场留设的煤柱宽度最大为158+20=178米。

③大巷煤柱：本矿1030m水平运输大巷、辅助运输大巷均沿2#煤层附件布置，距离5#煤层45m，岩石为中硬，小于8-10倍煤层厚度(8-10M=60.48-70.56m)，所以需留设煤柱，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》76、83条规定采用下式进行计算：S=2S1+2a f 0.6M)H(2.5 1+=S式中：a—受护井筒或巷道宽度的一半，（m），2.4S—保护煤柱，（m）S1—保护煤柱的水平宽度（m）H—煤层距离巷道的最大垂深，（m）,最大65m。

M—煤厚，（m），平均7.56mf—煤的强度系数，10Rc1.0=fRc—煤的单向抗压强度，Mpa,本矿煤性软，取10Mpa则10Rc1.0=f=1.00S1=21.4S=2S1+2a2=21.4×2+2.4×2=47.6m即1030运输大巷下侧需留煤柱47.6m，设计留设煤柱50m。

关于建筑物（村庄）保护煤柱设计方法的思路解析摘要：为了合理开采煤炭资源，保护建筑物（构筑物）、水体、铁路、主要井巷和地面生态环境，按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》（安监总煤装〔2017〕66号）规范要求，根据不同的地形地貌及地质条件，选用垂线法计算保护煤柱，并通过公式变换，进一步提高保护煤柱设计的合理性及经济性。

关键词：建筑物、保护煤柱、垂线法、移动角为了合理开采煤炭资源，保护建筑物（构筑物）、水体、铁路、主要井巷和地面生态环境，根据《煤炭法》《矿产资源法》《土地管理法》《煤矿安全规程》等法律，2017年5月17日国家安全监管总局、国家煤矿安监局、国家能源局、国家铁路局四部委联合下发了《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》（安监总煤装〔2017〕66号）。

本文主要根据“规范”，并结合东峰煤矿实际地形地貌及地质条件，简述建筑物（村庄）保护煤柱的留设方法。

一、参数确定根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》第十五条规定，特级建筑物保护煤柱按边界角留设，其他建筑物保护煤柱按移动角留设。

矿区内村庄保护等级为Ⅲ级，村庄保护煤柱按移动角留设。

松散层及基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定。

根据煤炭工业出版社出版煤炭科学研究总院中国煤炭学会煤矿开采损害技术鉴定委员会组织编写的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》中提供的地表移动实测数据，晋城（二叠系）东峰煤矿3108工作面的实测数据计算为，松散层移动角φ取45°，上山移动角β、下山移动角γ、走向移动角δ均取72°。

二、受保护建筑物调查及维护带确定受护对象为避免煤矿开采影响破坏而需要保护的对象。

围护带设计保护煤柱划定地面受护对象范围时，为安全起见沿受护对象四周所增加的带形面积。

建筑物受护范围边界用下列方法确定：（一）在平面图上通过受护对象角点作矩形，使矩形各边分别平行于煤层倾斜方向和走向方向；在矩形四周作围护带，该围护带外边界即为受护范围边界。

251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法：1、防水煤（岩）柱种类；本采区田地质构造较中等,无岩浆活动，井田内无河流。

根据本矿的煤层赋存特征，采区防水煤（岩）柱的种类确定如下：⑴井田边界煤柱；⑵井筒及大巷煤柱：⑶采空区隔离煤柱；⑷地面工业广场及村庄煤柱；⑸断层煤柱⑹陷落柱煤柱⑺风氧化带煤柱2、防水煤（岩）柱留设与计算结果根据采区防水煤（岩）柱的种类，按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。

⑴田边界煤柱：依据《采区初步设计》本矿留设20m。

⑵副井广场：副斜井、回风斜井均沿煤层反倾向掘进，地面工业广场煤柱保护等级确定为II级，围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角73°进行计算。

最大垂深为（1350-880）=470，其中表土层按20m，基岩按450m，计算结果为158m，加上围护带的宽度20m。

所以副井广场留设的煤柱宽度最大为158+20=178米。

③大巷煤柱：本矿1030m 水平运输大巷、辅助运输大巷均沿2#煤层附件布置，距离5#煤层45m ，岩石为中硬，小于8-10倍煤层厚度(8-10M=60.48-70.56m)，所以需留设煤柱，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》76、83条规定采用下式进行计算：S=2S 1+2a f 0.6M)H(2.51+=S式中：a —受护井筒或巷道宽度的一半，（m ），2.4S —保护煤柱，（m ）S 1—保护煤柱的水平宽度（m ）H —煤层距离巷道的最大垂深，（m ）,最大65m 。

M —煤厚，（m ），平均7.56mf —煤的强度系数，10Rc 1.0=fRc —煤的单向抗压强度，Mpa,本矿煤性软，取10Mpa 则10Rc 1.0=f =1.00S 1=21.4S=2S 1+2a2=21.4×2+2.4×2=47.6m即1030运输大巷下侧需留煤柱47.6m ，设计留设煤柱50m 。

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。

一、护巷煤柱的稳定性7-1）。

煤柱的宽度一般为10～30m 。

图7-1 留煤柱护巷示意图（一） 煤柱的载荷1．煤柱载荷的估算煤柱上的总载荷为：()γδ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯+=42ctg L H L B p (7-1)式中 p —煤柱上的总载荷，kN ；B —煤柱宽度，m ；δ—采空区上覆岩层垮落角；γ—上覆岩层平均容重，kN ／m 3。

煤柱单位面积的平均载荷即平均应力：()[]γδσ⨯-⨯+==B ctg L H L B B p 42 (7-2)图7-2 计算煤柱载荷示意图 2．煤柱宽度的理论计算()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯+h B R ctg L H L B B C 222.0778.04110002δγ（7-3） ()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯+h B R c t g L H L B B C 36.064.041100012δγ（7-4）（二） 煤柱的应力分布1．一侧采空煤柱（体）的弹塑性变形区及垂直应力的分布假设采空区周围的煤柱（体）处于弹性变形状态，煤柱的垂直应力σy 的分布如图7-3中1所示。

σy 随着与采空区边缘之间距离x 的增大，按负指教曲线关系衰减。

在高应力作用下，从煤体（煤柱）边缘到深部，都会出现塑性区（靠采空区侧应力低于原岩应力的部分称为破裂区）、弹性区及原岩应力区（图7-3）。

弹塑性变形状态下，煤柱（体）的垂直应力σy 的分布如图7-3中2所示。

图7-3 煤柱（体）的弹塑性变形区及垂直应力分布1—弹性应力分布；2—弹塑性应力分布；Ⅰ—破裂区；Ⅱ—塑性区；Ⅲ—弹性区应力升高部分；Ⅳ—原始应力区支承压力峰值与煤体（煤柱）边缘之间的距离x 0的方程式为：()φξφγξCctg p Cctg H K f M x ++=10ln 2 （7-5）式中 K —应力增高系数；p 1—支架对煤帮的阻力；M —煤层开采厚度；C —煤体的粘聚力；φ—煤体的内摩擦角；f —煤层与顶底板接触面的摩擦系数；ξ—三轴应力系数， φφξsin 1sin 1-+=。

抄山西下合煤业有限公司村庄保护煤柱设计地测科2017年9月25日保护煤柱设计一、保护煤柱留设目的和任务保护煤柱是指专门留设在井下不予采出的、目的是保护其上方岩层内部和地表的上述保护对象不受开采影响的那部分煤体。

留设保护煤柱是保护各类防水、上覆岩层和地面建筑、构筑物不受开采影响。

为了煤矿能够安全生产建设避免因地下采矿引发的房屋裂缝、倒塌等威胁居民生命财产安全的地质灾害发生，我矿对所有煤矿井田内的所有村庄范围进行测绘、调查对村庄保护煤柱重新进行测量。

二、依据规范1、国家安全监管总局 2017年5 月颁布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》；2、井上下对照图；3、煤层底板等高线图；4、批准的初步设计和安全设施设计；5、批准的地质报告（内附补 -1 钻孔各种数据）；6、《煤矿安全规程》。

三、地质条件根据山西同地源地质矿产技术有限公司 2012年 2月提交的《山西下合煤业有限公司补充勘探矿井地质报告》中，在补 -1 号钻孔采取的 15 号煤层的顶底板岩石样岩石物理、力学性质试验结果，叙述 15 号煤层顶底板力学性质如下：15号煤层：顶板以泥岩为主，厚度 6.76-6.80m,平均6.79m,泥岩抗压强度在17.6〜20.0MPa之间，平均18.7MPa抗拉强度0.5〜0.6MPa,平均0.6MPa,为较软岩，属易冒落的松软顶板；15号煤层底板以泥岩为主，厚度2.00-3.48m,平均2.74m,泥岩抗压强度22.0〜24.0MPS,平均 22.7MPS,抗拉强度 0.6 〜0.8MPa,平均 0.7MPa,属较软岩。

15号煤层顶底板岩石物理、力学性质详见表。

1、含煤性根据山西同地源地质矿产技术有限公司 2012年2月提交的《山西下合煤业有限公司补充勘探矿井地质报告》，矿区主要含煤地层为上石炭统太原组和二叠系山西组。

山西组地层平均厚度86.41m,含煤5层，自上而下依次为1、2 上、2、3、3下号煤层，均为不可采煤层，煤层平均总厚 1.42 m,含煤系数1.64 %。

天健矿业集团股份保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规天健矿业集团股份二0一二年七月十五日目录一、保护煤柱的留设 (3)（一）基本概念和参数 (3)1、岩层移动角 (3)2、下沉系数（η） (4)3、围护带宽度 (5)（二）保护煤柱的留设方法 (5)二、防水安全煤岩柱的计算 (7)1、目的和意义 (7)2、计算公式 (8)一、保护煤柱的留设（一）基本概念和参数1、岩层移动角指在充分采动情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界的连线与水平线之间在煤壁一侧的夹角。

符号为：下山移动角β；上山移动角γ；走向移动角δ；急倾斜煤层底板移动角λ；表土移动角ψ。

详见附图一。

附图一岩层移动角参数表附表1 序号名称符号取值围备注1 下山移动角ββ=δ-（0.6-0.7）αβ与煤层倾角成反比。

α为煤层倾角2 上山移动角γ55-60°3 走向移动角δ55-60°4 底板移动角λ55-60°用于急倾斜煤层5 表土移动角ψ45-50°干燥土层取大值，含水土层取小值说明：因本公司下属煤矿暂无实测岩移数据，表中数据仅供参考。

2、下沉系数（η）指在充分采动情况下，开采水平煤层时的地表最大下沉量与采高（多煤层开采时取累计采高）之比。

在开采倾斜煤层时，由于上覆岩层大致沿岩层法线方向弯曲，最大下沉区的移动基本上是法向移动，最大下沉量应为法向移动量的垂直分量，因此，下沉系数等于最大下沉量除以煤层倾角余弦值与采高的乘积。

下沉系数的大小与上覆岩层的坚固性系数成反比，与采煤方法、顶板管理方式和开采面积有关，与采深关系不大。

下沉系数表附表23、围护带宽度指建筑物边界与保护边界线之间的安全距离，一般取10-15m。

（二）保护煤柱的留设方法1、当建筑物、水体或其它保护对象的保护边界线与煤层走向基本平行时，可直接参照附表1中的参数确定保护煤柱边界。

作图方法如附图二。

2、当保护边界线与煤层走向斜交时，应根据附表1中的基岩移动角求得垂直于保护边界线方向（伪倾斜）的上山移动角γ＇和下山移动角β＇，然后再确定保护煤柱边界。

251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法：1、防水煤（岩）柱种类；本采区田地质构造较中等,无岩浆活动，井田内无河流。

根据本矿的煤层赋存特征，采区防水煤（岩）柱的种类确定如下：⑴井田边界煤柱；⑵井筒及大巷煤柱：⑶采空区隔离煤柱；⑷地面工业广场及村庄煤柱；⑸断层煤柱⑹陷落柱煤柱⑺风氧化带煤柱2、防水煤（岩）柱留设与计算结果根据采区防水煤（岩）柱的种类，按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。

1田边界煤柱：依据《采区初步设计》本矿留设20m。

2副井广场：副斜井、回风斜井均沿煤层反倾向掘进，地面工业广场煤柱保护等级确定为II级，围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角73°进行计算。

最大垂深为（1350-880）=470，其中表土层按20m，基岩按450m ，计算结果为158m ，加上围护带的宽度20m 。

所以副井广场留设的煤柱宽度最大为158+20=178米。

③大巷煤柱：本矿1030m 水平运输大巷、辅助运输大巷均沿2#煤层附件布置，距离5#煤层45m ，岩石为中硬，小于8-10倍煤层厚度(8-10M=60.48-70.56m)，所以需留设煤柱，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》76、83条规定采用下式进行计算：S=2S 1+2a f0.6M)H(2.51+=S 式中：a—受护井筒或巷道宽度的一半，（m ），2.4S—保护煤柱，（m ）S 1—保护煤柱的水平宽度（m ）H—煤层距离巷道的最大垂深，（m ）,最大65m 。

M—煤厚，（m ），平均7.56mf—煤的强度系数，10Rc1.0=f Rc—煤的单向抗压强度，Mpa,本矿煤性软，取10Mpa 则=1.0010Rc 1.0=f S 1=21.4S=2S 1+2a2=21.4×2+2.4×2=47.6m即1030运输大巷下侧需留煤柱47.6m ，设计留设煤柱50m 。

张家山新村保安煤柱设计说明书第一节概述张家山新村位于广进宝煤业有限公司井田的东北角处，根据矿井下煤层赋存情况及矿井开采规划，为确保张家山新村地面建筑物及公共财产的安全，保证地面房屋建筑不受开采影响，需留张家山新村南部保安煤柱。

根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的规定，对张家山新村南部保安煤柱进行设计。

广进宝煤业有限公司位于灵石县城北西方向的英武乡彭家原村，距县城15 km，距大运公路9km，距南同浦铁路，两渡站、灵石站7 km。

行政区划隶属英武乡管辖。

地理坐标为：东经111°38′44″-111°41′02″，北纬36°34′00″-36°53′17″，区域发育的地层由老到新有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组以及第四系。

井田内大部分黄土覆盖。

根据地面及柏沟煤矿钻探工程揭露的地层资料，本区发育的地层由老到新有：奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组以及第四系。

井田内煤层发育比较齐全，根据地层岩石组合特征，煤发育程度和可采情况划分为二个煤层组，自下而上有太原组含煤组，山西组含煤组，其中可采和局部可采煤层均赋存于山西组——上含煤组和太原组——下含煤组。

井田共发育煤层12层，煤层总厚度为10.86m。

含煤系数为8.11% 。

其中山西组含有1上号、1号、2号、2下号煤层，煤层总厚度1.62m，含煤系数为3.34% ；太原组含有4号、5号、7号、8号、9号、10上号、10（10下）号、11号煤层，煤层总厚度9.24m，含煤系数为10.83% 。

主要可采煤层分布于山西组的中下部及太原组的中下部。

张家山新村地表全部为黄土覆盖。

张家山新村保安煤柱根据10#煤层进行设计，该区域10#煤层均厚3.87米，煤层平均倾角为5°。

张家山新村南部保安煤柱留设采用垂线法。

贵州天健矿业集团股份有限公司保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规范贵州天健矿业集团股份有限公司二0一二年七月十五日目录一、保护煤柱的留设 (3)（一）基本概念和参数 (3)1、岩层移动角 (3)2、下沉系数（η） (5)3、围护带宽度 (5)（二）保护煤柱的留设方法 (5)二、防水安全煤岩柱的计算 (8)1、目的和意义 (8)2、计算公式 (8)一、保护煤柱的留设（一）基本概念和参数1、岩层移动角指在充分采动情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界的连线与水平线之间在煤壁一侧的夹角。

符号为：下山移动角β；上山移动角γ；走向移动角δ；急倾斜煤层底板移动角λ；表土移动角ψ。

详见附图一。

附图一岩层移动角参数表附表1 序号名称符号取值范围备注1 下山移动角ββ=δ-（0.6-0.7）αβ与煤层倾角成反比。

α为煤层倾角2 上山移动角γ55-60°3 走向移动角δ55-60°4 底板移动角λ55-60°用于急倾斜煤层5 表土移动角ψ45-50°干燥土层取大值，含水土层取小值说明：因本公司下属煤矿暂无实测岩移数据，表中数据仅供参考。

2、下沉系数（η）指在充分采动情况下，开采水平煤层时的地表最大下沉量与采高（多煤层开采时取累计采高）之比。

在开采倾斜煤层时，由于上覆岩层大致沿岩层法线方向弯曲，最大下沉区的移动基本上是法向移动，最大下沉量应为法向移动量的垂直分量，因此，下沉系数等于最大下沉量除以煤层倾角余弦值与采高的乘积。

下沉系数的大小与上覆岩层的坚固性系数成反比，与采煤方法、顶板管理方式和开采面积有关，与采深关系不大。

下沉系数表附表23、围护带宽度指建筑物边界与保护边界线之间的安全距离，一般取10-15m。

（二）保护煤柱的留设方法1、当建筑物、水体或其它保护对象的保护边界线与煤层走向基本平行时，可直接参照附表1中的参数确定保护煤柱边界。

作图方法如附图二。

2、当保护边界线与煤层走向斜交时，应根据附表1中的基岩移动角求得垂直于保护边界线方向（伪倾斜）的上山移动角γ＇和下山移动角β＇，然后再确定保护煤柱边界。

关于我矿保安煤柱留设参数及留设量的报告六枝特区煤炭局：根据30万吨t/a 开采方案设计（变更）相关设计规定，我矿各类保安煤柱留设参数及留设量如下：一、矿区各类防水煤（岩）柱留设详细计算如下： 1、矿井边界防水煤（岩）柱的留设矿井水文地质条件属中等类型，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（kgf/cm 2），K P 取10kgf/cm 2；P ——水头压力（kgf/cm 2），P ＝50kgf/cm 2； K ——安全系数，一般取2～5，本设计取5。

1、2、3、7、17、18、19煤层的厚度分别为：0.82、0.71、1.49、4.52、0.71、2.21、1.18。

则： L1＝0.5×5×0.8210/503 ＝7.9（m ）L2＝0.5×5×0.7110503⨯＝6.9（m）/L3＝0.5×5×1.49103⨯＝14.5（m）/50L7＝0.5×5×4.5210/3⨯＝43.8（m）50L17＝0.5×5×0.71103⨯＝6.9（m）/50L18＝0.5×5×2.21103⨯＝21.4（m）50/L19＝0.5×5×1.1810503⨯＝11.5（m）/根据上述计算，7号煤层矿井边界煤柱留设44m煤柱，其它煤层矿井边界煤柱各留30m。

相邻水平和采区边界防水保护煤柱留设20m。

2、水淹区(小窑积水区)防水煤柱的留设本矿不存在水淹区下采煤，不留设该煤柱。

3、煤层露头防水煤（岩）柱的留设根据该矿煤层露头情况，煤层露头防水煤（岩）柱的留设按以下公式计算：H防=H裂+H保≮20m式中：H防——防水煤岩柱高度（m）；H裂——垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m）；根据《煤矿防治水规定》，取中硬岩层可根据下式计算：H裂1=100Mh/（7.5h+293）=100×0.82×56÷（7.5×56+293）=6.4mH裂2=100Mh/（7.5h+293）=100×0.71×56÷（7.5×56+293）=5.6mH裂3=100Mh/（7.5h+293）=100×1.49×56÷（7.5×56+293）=11.7mH裂7=100Mh/（7.5h+293）=100×4.52×56÷（7.5×56+293）=35.5mH裂17=100Mh/（7.5h+293）=100×0.71×56÷（7.5×56+293）=5.6mH裂18=100Mh/（7.5h+293）=100×2.21×56÷（7.5×56+293）=17.4mH裂19=100Mh/（7.5h+293）=100×1.18×56÷（7.5×56+293）=9.3mH保――保护层厚度，取5A，m。

矿井断层及大巷煤柱留设计算矿井断层作为生产中不可避免的地质构造，对矿井生产影响很大，探明不当或者煤柱留设不合理很容易造成断层导通含水层突水或采后断层受矿压影响滞后突水。

所以合理的留设保护煤柱，显得尤为重要，下面以一个案例详细介绍一下如何计算煤柱的宽度！一、断层煤柱留设原则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。

二、断层煤（岩）柱留设依据1、《煤矿防治水细则》第五章“矿井防治水技术”第六节“防隔水煤（岩）柱留设”第九十二条规定“有以下情况之一的，应当留设防隔水煤（岩）柱：......与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层；......”同时第五节“水体下采煤”中第八十四条规定“......，在基岩含水层（体）或者含水断裂带下开采时，应对开采前后覆岩的渗透性及含水层之间的水力联系进行分析评价，确定采用留设防隔水煤（岩）柱或者采用疏干（降）等方法保证开采。

. . . .天健矿业集团股份保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规天健矿业集团股份二0一二年七月十五日目录一、保护煤柱的留设 (3)（一）基本概念和参数 (3)1、岩层移动角 (3)2、下沉系数（η） (4)3、围护带宽度 (5)（二）保护煤柱的留设方法 (5)二、防水安全煤岩柱的计算 (7)1、目的和意义 (7)2、计算公式 (7)一、保护煤柱的留设（一）基本概念和参数1、岩层移动角指在充分采动情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界的连线与水平线之间在煤壁一侧的夹角。

符号为：下山移动角β；上山移动角γ；走向移动角δ；急倾斜煤层底板移动角λ；表土移动角ψ。

详见附图一。

附图一岩层移动角参数表附表1 序号名称符号取值围备注1 下山移动角ββ=δ-（0.6-0.7）αβ与煤层倾角成反比。

α为煤层倾角2 上山移动角γ55-60°3 走向移动角δ55-60°4 底板移动角λ55-60°用于急倾斜煤层5 表土移动角ψ45-50°干燥土层取大值，含水土层取小值说明：因本公司下属煤矿暂无实测岩移数据，表中数据仅供参考。

2、下沉系数（η）指在充分采动情况下，开采水平煤层时的地表最大下沉量与采高（多煤层开采时取累计采高）之比。

在开采倾斜煤层时，由于上覆岩层大致沿岩层法线方向弯曲，最大下沉区的移动基本上是法向移动，最大下沉量应为法向移动量的垂直分量，因此，下沉系数等于最大下沉量除以煤层倾角余弦值与采高的乘积。

下沉系数的大小与上覆岩层的坚固性系数成反比，与采煤方法、顶板管理方式和开采面积有关，与采深关系不大。

下沉系数表附表2序号 下沉系数 采煤方法 顶板管理 覆岩类型 适应围1 0.6 长壁式 全部陷落法 坚硬辉绿岩、石灰岩、石英岩、砾岩、砂砾岩、砂质页岩2 0.6-0.8 长壁式 全部陷落法 中硬 砂质页岩、泥质砂岩、页岩等3 0.8-1.0 长壁式 全部陷落法 软弱风化带岩石、粘土岩、第三系第四系表土层3、围护带宽度指建筑物边界与保护边界线之间的安全距离，一般取10-15m 。

王家焉煤业有限公司保护煤柱设计方案（2012）王家焉煤矿地测科目录一、保护煤柱留设目的和任务 (3)二、保护煤柱设计参数 (3)（1）移动角 (3)（2）维护带 (3)三、保护煤柱留设的计算 (4)（1）确定受护边界 (4)（2）确定松散层保护边界 (5)（3）确定保护煤柱边界 (5)四、设计成果 (6)五、建议 (6)附1：王家焉煤矿保护煤柱留设尺寸表 (7)附2：5#煤层保安煤柱图 (7)一、保护煤柱留设目的和任务保护煤柱是指专门留设在井下不予采出的、目的是保护其上方岩层内部和地表的上述保护对象不受开采影响的那部分煤体。

留设保护煤柱是保护各类防水（沙）、上覆岩层和地面建筑、构筑物不受开采影响。

为了各煤矿能够安全生产，避免因地下采矿引发的房屋裂缝、倒塌等威胁居民生命财产安全的地质灾害发生，我矿对所有煤矿井田内的所有村庄范围进行测绘、调查，对村庄保护煤柱重新进行测量设计。

二、保护煤柱设计参数（1）移动角正确选取移动角是保护煤柱设计的关键。

移动角是指在充分采动或接近充分采动的条件下，主断面上临界变形值的点和开采边界的连线与水平线在煤柱一侧所夹的角。

砖石结构房屋的临界变形值为i=3mm/m;k=0.2*10-3mm/m2;§=2mm/m。

（2）维护带保护煤柱留设时，由于地质采矿条件的差异、移动角的误差、井上下位置关系的不准确等因素，使得所留设的保护煤柱的尺寸和位置出现偏差。

因此，留设的保护煤柱应具备一定的备用尺寸。

在地面上加维护带加维护带在煤层层面上加维护带加备用尺寸（s=30-H/6,s为维护带宽度,H为深度减小移动角2°-5°通过建筑物的角点做平行于煤层走向和煤层倾向的四条直线，俩俩相交的一矩形范围。

建筑物和构筑物的保护等级维护带宽度s(m)Ⅰ20Ⅱ15Ⅲ10Ⅳ 5三、保护煤柱留设的计算村庄和公路以及各类防水（沙）、建（构）筑物受护范围确定后，利用垂线法计算设计其保护煤柱范围，然后按参数计算完成。

陈家山煤矿426综放工作面煤柱留设计算依据的探讨铜川矿业公司陈家山煤矿黄伟姬永飞摘要：为减少矿井资源损失,对陈家山煤矿426工作面设计进行优化，在426工作面设计方案中不再设计排水巷，减小煤柱宽度。

根据上侧采空区积水情况，从安全生产的角度考虑，煤柱留设方案如下。

关键词：资源损失，优化，煤柱宽度一、上侧422工作面及采空区水文地质情况于2011年10月29日开始回采，推采到400-924m段，工作面出水，水源主要为煤层顶板弱含水层水。

生产过程中为了解决采空区煤层自燃发火问题进行了黄泥灌浆,采空区存有大量积水。

开采结束封闭后，采空区积水标高最终为1025m，采空区积水量为42.7万m3。

二、422与426工作面间煤（岩）柱宽度计算㈠防水煤（岩）柱宽度计算必须达到以下两个条件1、煤柱必须有足够的弹性核区，用以抵御采空区内的侧向静水压力；2、防水煤柱宽度能保证其两侧的导水裂隙发育高度在积水标高之下不贯通。

㈡防水煤柱宽度计算煤柱屈服区宽度是确定煤柱宽度的关键。

煤体开挖形成煤柱以后，上覆岩层施加的压力将重新分布，煤柱一定深度内形成支撑压力带。

由于支撑压力的作用和开采扰动等因素的影响，煤壁一定深度内的煤岩已破坏。

一般认为，煤柱边界处支撑压力为零，随着向煤柱内部深度的增加，支撑压力逐渐增大，直至达到峰值σ1。

根据煤柱加载试验可以发现，在加载过程中煤柱的应力是变化的，如图1所示，从煤柱应力峰值σ1到煤柱边界这一区段，煤体应力已超过了屈服点，并向采空区有一定量的流动，从煤柱边界至支撑压力峰值这个区域称为煤柱的屈服区（或称塑性区）。

屈服区向里的煤体变形较小，应力没有超过屈服点，大体符合弹性法则，这个区域被屈服区所包围，并受屈服区的约束，处于三轴应力状态，称为煤柱核区（或称弹性核区）。

422与426工作面之间煤柱计算考虑采动对煤柱破坏和影响作用，煤柱靠近采场一侧，由于支撑压力作用，煤层片帮，产生裂隙，形成屈服带，成为强渗透区，该部分煤体基本上已丧失隔水能力，成为具有极低阻水能力的煤柱残余储备带，真正起隔水作用的是煤柱的中间部分，即煤柱的弹性核区。