33013303防隔水煤柱留設(shè)設(shè)計(jì)方案

1、貞豐縣挽瀾鄉(xiāng)綠蔭塘煤礦防隔水煤柱留設(shè)設(shè)計(jì)方案（3301采面、3303運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷掘進(jìn)與上覆聯(lián)營(yíng)煤礦老空區(qū)、井田邊界、采區(qū)等）編制單位：綠蔭塘煤礦安全技術(shù)科編制日期：2018 年 5 月 14 日防隔水煤柱留設(shè)設(shè)計(jì)方案（3301采面、3303運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷掘進(jìn)與上覆聯(lián)營(yíng)煤礦老空區(qū)、井田邊界、采區(qū)等）一、礦井概況綠蔭塘煤礦位于貞豐縣城南西直距8.50km的綠蔭塘附近， 屬貞豐縣挽瀾鄉(xiāng)所轄。礦區(qū)范圍地理坐標(biāo)為東經(jīng)10530561053339，北緯252054252320。礦區(qū)中心點(diǎn)地理坐標(biāo)：東經(jīng)1054432，北緯271545。東自窯上坡窯上磨刀石一線，西至龍頭大山白巖腳以西2km-賀家善一線，北

2、至許妹堯六音塘一線，南至磨刀石賀家善一線，礦界呈不規(guī)則多邊形，東西長(zhǎng)約1800m,南北寬約一一21700m,面積6.8270km。本礦設(shè)計(jì)核定生產(chǎn)能力30萬(wàn)噸，目前井下布置由3301采面，3303運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面，3303回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面。綠蔭塘煤礦為瓦斯礦井，平碉、暗斜井開拓，并列式通風(fēng)。礦井可采煤層兩層，K2煤層、K3煤層，目前設(shè)計(jì)布置在K3煤層，為一采區(qū)；采區(qū)分界線以老礦界的井田邊界為界。貞豐縣綠蔭塘煤礦構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等型。貞豐縣綠蔭塘煤礦水文地質(zhì)條件為中等型。根據(jù)2012年2016年礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告的批復(fù)，貞豐縣綠蔭塘煤礦為瓦斯礦井。礦區(qū)無(wú)沖擊地壓現(xiàn)象。本礦屬地溫正常型礦井。目前

3、，礦井在設(shè)計(jì)的一采區(qū)進(jìn)行采掘作業(yè)（煤層編號(hào)：K3）,采掘標(biāo)高均在+917m以上。二、設(shè)計(jì)依據(jù)1、礦井設(shè)計(jì)規(guī)范2、煤礦地質(zhì)規(guī)程、煤礦測(cè)量規(guī)程、煤礦防治水規(guī)定。3、煤礦安全規(guī)程。4、水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告。5、安全設(shè)施設(shè)計(jì)（變更）及礦井實(shí)際情況。三、目前采掘活動(dòng)存在的老窯及周邊礦井開采情況礦井目前設(shè)計(jì)的一采區(qū)位于井筒西翼， 采掘工作面布置在西翼的北側(cè)， 緊鄰綠蔭塘煤礦一采區(qū)K3煤層采礦權(quán)范圍內(nèi)外分布有兩對(duì)煤礦井， 北面為原老聯(lián)營(yíng)煤礦、 西面為貴州黔越礦業(yè)有限公司貞豐縣挽瀾鄉(xiāng)岔河聯(lián)營(yíng)煤礦，原老窯聯(lián)營(yíng)煤礦開采歷史久遠(yuǎn)，老窯只是對(duì)近地表部分煤層進(jìn)行小規(guī)模開采，多開采K3（現(xiàn)K3）煤層，現(xiàn)岔河聯(lián)營(yíng)煤礦為正常生產(chǎn)

4、礦井，也在開采K2、K3煤層，對(duì)我礦現(xiàn)階段采掘水害影響較大。采掘斜深50200m左右，均為獨(dú)眼井，大部分因排水、通風(fēng)困難而廢棄。在近幾年的整頓治理下，非法小煤礦及達(dá)不到生產(chǎn)規(guī)模和安全生產(chǎn)要求的小煤礦均已關(guān)閉，廢棄的老窯及相鄰聯(lián)營(yíng)煤礦對(duì)現(xiàn)目前我礦采掘水害影響較大，因此在采掘過程中必須嚴(yán)格制定防治水及探放水相關(guān)規(guī)定，落實(shí)各項(xiàng)防治水措施，設(shè)計(jì)并按照設(shè)計(jì)留足各類防隔水煤柱，特別是老聯(lián)營(yíng)煤礦的防隔水煤柱。三、防隔水煤柱設(shè)計(jì)方案在礦井可能受到水害威脅的地段留設(shè)一定寬度或高度的煤（巖）柱，用以堵截水源流入礦井巷道，這段煤（巖）柱稱之為防水煤（巖）柱。1.防水煤（巖）柱的種類根據(jù)防水煤（巖）柱所處的位置，可以

5、分成不同的種類。對(duì)于本礦井而言主要有：（1）斷層防水煤柱；（2）井田邊界煤柱；（3）小窯及采空區(qū)邊界防水煤柱；（4）采區(qū)邊界防水煤柱；2 .防水煤（巖）柱的留設(shè)原則1）在有突水威脅但又不宜疏放（疏放會(huì)造成成本大大提高時(shí)）的地區(qū)采掘時(shí)，必須留設(shè)防水煤（巖）柱。2）防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基礎(chǔ)上把煤柱的寬度或高度降低到安全限度，以提高資源利用率。3）留設(shè)防水煤（巖）柱必須與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層賦存條件、圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)、煤層的組合結(jié)構(gòu)方式等自然因素密切結(jié)合，與采煤方法、開采強(qiáng)度、支護(hù)形式等人為因素互相適應(yīng)。4）一個(gè)井田或一個(gè)水文地質(zhì)單元的防水煤（巖）柱應(yīng)該在它的總體

6、設(shè)計(jì)中確定，即開采方式和井巷布局必須與各種煤柱的留設(shè)相適應(yīng)，否則會(huì)給以后煤柱的留設(shè)造成極大的困難，甚至無(wú)法留設(shè)。5）在多煤層地區(qū)，各煤層的防水煤（巖）柱必須統(tǒng)一考慮確定，以免某一煤層的開采破壞另一煤層的煤（巖）柱，致使整個(gè)防水煤柱失效。6）在同一地點(diǎn)有兩種或兩種以上留設(shè)煤（巖）柱的條件時(shí)，所留設(shè)的煤（巖）柱必須滿足各個(gè)留設(shè)煤（巖）柱的條件。7）對(duì)防水留設(shè)煤（巖）柱的的維護(hù)要特別嚴(yán)格，因?yàn)槊海◣r）柱的任何一處被破壞，必將造成整個(gè)煤（巖）柱無(wú)效。防水煤（巖）柱一經(jīng)留設(shè)即不得破壞，巷道必須穿過煤柱時(shí)，必須采取加固巷道、修建防水閘門和其它防水設(shè)施，保護(hù)煤（巖）柱的完整性。8）留設(shè)防水煤（巖）柱所需要的

7、數(shù)據(jù)必須在本地區(qū)取得。鄰區(qū)或外地的數(shù)據(jù)只能參考，如果需要采用，應(yīng)適當(dāng)加大安全系數(shù)。9）防水煤（巖）柱中必須有一定厚度的粘土質(zhì)隔水巖層或裂隙不發(fā)育、含水性極弱的巖層，否則防水巖柱將無(wú)隔水作用。3.防水煤（巖）柱的留設(shè)計(jì)算、方法與結(jié)果（二）防水安全煤（或巖）柱的留設(shè)根據(jù)礦井煤層賦存條件和水文地質(zhì)條件，礦井開拓開采主要采取以下安全保證措施：1、留設(shè)足夠的斷層煤（或巖）柱在沒有掌握斷層各區(qū)段的導(dǎo)水性時(shí)，應(yīng)將整個(gè)斷層作為導(dǎo)水?dāng)鄬訉?duì)待，斷層防水煤柱不得小于20nl根據(jù)地勘報(bào)告，現(xiàn)階段區(qū)內(nèi)斷層（F1）煤（或巖）柱留設(shè)不得小于20nl在礦井實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)斷層的實(shí)際情況調(diào)整斷層防水煤（或巖）柱留設(shè)范圍。2、留

8、設(shè)足夠老窯防水煤（或巖）柱在老空積水區(qū)下掘進(jìn)時(shí)，巷道與水體之間的最小距離不得小于巷道高度的10倍，礦井范圍內(nèi)無(wú)可見老窯，必須考慮足夠的相應(yīng)煤柱，查明積水區(qū)邊界后，防水煤柱的尺寸不應(yīng)小于導(dǎo)水裂隙帶最大高度和保護(hù)帶厚度之和。在礦井實(shí)際生產(chǎn)中，老空積水區(qū)防水煤（或巖）柱的留設(shè)還需要根據(jù)老空區(qū)積水的嚴(yán)重情況和周邊的地質(zhì)構(gòu)造情況，綜合采取的探放水措施的具體情況綜合確定。3、留設(shè)井田邊界煤柱和采區(qū)隔離煤（或巖）柱本礦井屬水文地質(zhì)條件中等礦井，可參考前述“公式一”計(jì)算順層邊界煤柱的寬度，但安全系數(shù)一般應(yīng)取410,但煤柱的寬度不應(yīng)小于30nl4、防水煤（巖）柱留設(shè)與計(jì)算結(jié)果1.井田邊界煤柱根據(jù)建筑物、水體、鐵

9、路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，礦區(qū)邊界煤柱按40m留設(shè)：沿煤傾斜方向留設(shè)的煤柱=20/cos10=20.3m。見表1-1。表1-1井田邊界煤柱計(jì)算表煤層煤層傾角煤厚（m）邊界煤柱（m）K35151.42302,斷層煤柱按下式進(jìn)行計(jì)算：L=0.5KM3p/Kp式中：L一斷層煤柱寬度，m;M煤厚或采高，m;K安全系數(shù)，取5;K廠煤的抗張強(qiáng)度，取1MPa屋隔水層所承受水的壓頭，取2.4MPa。表1-2斷層防隔水煤（巖）柱的留設(shè)煤層煤層傾角煤厚（m）煤柱寬度（m）K35151.4212.553 .相鄰水平或采區(qū)防水煤（巖）柱留設(shè)計(jì)算結(jié)果可用公式L=0.5KMv麗拓計(jì)算煤柱寬度，但總寬度

10、不小于40mL=0.5KM3p/Kp式中：L一斷層煤柱寬度，m;M煤厚或采高，m;K安全系數(shù)，取5;K廠煤的抗張強(qiáng)度，取1MPaP-隔水層所承受水的壓頭，取2.4MPa。根據(jù)以上公式計(jì)算，各煤層的水平或采區(qū)煤柱的寬度最大為K3煤層,為12.55m,本次設(shè)計(jì)水平或采區(qū)煤柱均留設(shè)40m見表1-3。表1-3水平或采區(qū)防水煤（巖）柱的留設(shè)煤層煤層傾角煤厚（m）煤柱寬度（m）K35301.8712.554 .老窯及老空區(qū)煤柱計(jì)算結(jié)果根據(jù)礦方提供的資料，煤層露頭有零星老窯，開采深度不超過50m,已在本次保護(hù)煤柱線以內(nèi)，隔水煤柱參照煤礦防治水規(guī)定留設(shè)如下：L=0.5KM3p/Kp420m式中：L煤柱寬度，m

11、K安全系數(shù)，取5;MH煤厚或采高，或(按最厚的煤層K3煤計(jì)算，取1.42m);Kp一煤的抗張強(qiáng)度，取105Pa;P一隔水層所承受水的壓頭，取105Pa。L=0.5*5*1.423*105/105=6.15m20m按上式計(jì)算，本次參照規(guī)定留設(shè)20m煤柱。5 .井筒及采區(qū)下山煤柱計(jì)算井筒、采區(qū)大巷均為穿層布置，上山兩側(cè)煤柱近似計(jì)算如下：S=2S+2a,S=R(2.5+0.6M)f式中：a受護(hù)斜井或巷道寬度的一半；S一保護(hù)煤柱的水平寬度；，井巷的最大垂深，57mM卜煤厚，總厚2.51m;f一煤的強(qiáng)度系數(shù)，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 .防水安全煤柱留設(shè)寬度見下表。防水煤柱留設(shè)寬度表名稱煤(巖)柱尺寸(m)留設(shè)煤層斷層防水煤柱25K3煤層井田邊界煤柱25K3煤層采區(qū)邊界煤柱20K3煤層采空區(qū)邊界煤柱25掘進(jìn)巷道與采空區(qū)距離五、隔水煤柱設(shè)計(jì)驗(yàn)證1、采區(qū)及工作面概況：我礦目前采掘布置在設(shè)計(jì)一采區(qū)K3煤層中,布置的采掘工作面為3301采面、3303運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面、3303回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面，采掘工作面上覆（北側(cè)）為老聯(lián)營(yíng)煤礦，左側(cè)緊鄰岔河聯(lián)營(yíng)煤礦，老聯(lián)營(yíng)煤礦開采歷史較久，為下山開采，積水較多，對(duì)我礦目前采掘活動(dòng)影響較大，岔河聯(lián)營(yíng)煤礦距綠蔭塘煤礦3303運(yùn)輸巷掘進(jìn)、回風(fēng)巷掘進(jìn)最近距離

13、約1000米，但由于北側(cè)老聯(lián)營(yíng)煤礦采空區(qū)情況資料不詳，我礦在采掘過程中按照防治水規(guī)定，按照“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則進(jìn)行探放水工作，3301采面在掘進(jìn)過程中編制探放水設(shè)計(jì)并落實(shí)到位，采用超前探放的方式進(jìn)行探水作業(yè)，預(yù)留30米的安全距離大于設(shè)計(jì)20米隔水煤柱的要求，符合設(shè)計(jì)要求。2、經(jīng)我礦對(duì)3301運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷、3301切眼鉆探驗(yàn)證，前方30米范圍內(nèi)無(wú)采空區(qū)存在，大于設(shè)計(jì)20米隔水煤柱的要求，符合設(shè)計(jì)要求。3、3301采煤工作面：我礦在此基礎(chǔ)上另外留設(shè)了10米的隔水煤柱，即此采面前方（北側(cè)）40米范圍內(nèi)無(wú)采空區(qū)存在，隔水煤柱寬度達(dá)到40米，大于設(shè)計(jì)20米隔水煤柱的要求，符

14、合設(shè)計(jì)要求。4、3303回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面、3303回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面，在掘進(jìn)施工過程中，我礦堅(jiān)持“物探先行、鉆探驗(yàn)證”的防治水原則，3303回風(fēng)巷掘進(jìn)經(jīng)鉆探驗(yàn)證，前方無(wú)采空區(qū)積水存在，預(yù)留隔水煤柱為30米。5、3303運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面，我礦已掘進(jìn)至300米處，掘進(jìn)前方探出涌水，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)掛紅情況，呈鐵銹狀，伴隨有硫化氫等有害氣體，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析判斷，前方水體為老空區(qū)積水，嚴(yán)格做好放水工作，放水后嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，超前探放，確保掘進(jìn)前方超前30米安全距離施工，留設(shè)隔水煤柱為30米，大于設(shè)計(jì)20米隔水煤柱的要求，符合設(shè)計(jì)要求。六、礦井水害防治措施（一）采掘工程防治水措施1、在礦井巷道布置上，而主、副井

15、和回風(fēng)斜井由于地面綜合因素的限制，運(yùn)輸、回風(fēng)大巷均選擇在屬弱含水層的煤系地層的砂巖，井巷道將穿過煤系頂部的火把沖組等含水層，當(dāng)巷道穿越該層位時(shí)，需制定探防水措施和預(yù)案。在掘進(jìn)前，可采用礦井瞬變電磁探水儀（型號(hào)：FDG-A-Z）進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并進(jìn)行鉆孔探水。礦井采用探水鉆機(jī)向巷道前方及周圍打59個(gè)探水孔，設(shè)計(jì)建議探水孔深度90m在查清巷道前方的積水空間和水頭壓力情況，確保無(wú)水患后再掘進(jìn)，掘進(jìn)60m后（保留30m安全距離）再次進(jìn)行探水。必要時(shí)應(yīng)采取預(yù)注漿堵水通過措施。2、巷道掘進(jìn)過程中，必須堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探，先探后掘、先治后采”的防治水原則，隨時(shí)注意探放水。鉆進(jìn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、煤（巖）

16、柱尺寸（m）留設(shè)煤層片幫、來(lái)壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時(shí)，必須停止鉆進(jìn)，采取積極的措施進(jìn)行處理。3、在回采及巷道掘進(jìn)中遇斷層、褶曲、地質(zhì)變化的積水帶，應(yīng)先探后掘，隨時(shí)掌握水情。圖1-5探水鉆孔布置方式圖4、施工中應(yīng)注意井下可能存在的溶洞及暗河。5、每個(gè)下井人員必須明確井下防突水人員避災(zāi)路線。6、在掘進(jìn)工作面或其它地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來(lái)壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異?，F(xiàn)象時(shí)，必須立即停止掘進(jìn)，并將人員撤至上一水平或地面。本次設(shè)計(jì)僅針對(duì)我礦K3煤層防隔水煤（巖）柱進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在進(jìn)行K2煤層時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。在礦井生產(chǎn)過程中，嚴(yán)禁在各種防隔水煤柱中進(jìn)行采掘，嚴(yán)禁破壞各種防隔水煤（巖）柱。七、結(jié)論4-21-35薄煤層圖1-5探水鉆孔布置示意圖斷層