四、煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱的留设
在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下(图3-5),防隔水煤(岩)柱的留设应当考虑2个方向上的压力:一是煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力;二是断层水在顺煤层方向上的压力。
图3-5煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱留设图
当考虑底部压力时,应当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(Ha)的计算值,并不得小于20m。其计算公式为
式中α--断层倾角,(°);
其余参数同前。
当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时,按附录三之二计算煤柱宽度。
根据以上两种方法计算的结果,取用较大的数字,但仍不得小于20m。
如果断层不导水(图3-6),防隔水煤(岩)柱的留设尺寸,应当保证含水层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离,在垂直于断层走向的剖面上大于安全煤柱的高度(Ha)时即可,但不得小于20m。
图3-6煤层位于含水层上方且断层不导水时防隔水煤(岩)柱留设图
五、水淹区或老窑积水区下采掘时防隔水煤(岩)柱的留设
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。
六、保护地表水体防隔水煤(岩)柱的留设
保护地表水体防隔水煤(岩)柱的留设,可参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》执行。
七、保护通水钻孔防隔水煤(岩)柱的留设
根据钻孔测斜资料换算钻孔见煤点坐标,按附录三之二的办法留设防隔水煤(岩)柱,如无测斜资料,应当考虑钻孔可能偏斜的误差。
八、相邻矿(井)人为边界防隔水煤(岩)柱的留设
1.水文地质简单型到中等型的矿井,可采用垂直法留设,但总宽度不得小于40m。
2.水文地质复杂型到极复杂型的矿井,应当根据煤层赋存条件、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)。
HL—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;Ly、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
图3-7多煤层地区边界防隔水煤(岩)柱留设图
导水裂缝带上限岩柱宽度Ly的计算,可采用下列公式:
式中Ly--导水裂缝带上限岩柱宽度,m;
H--煤层底板以上的静水位高度,m;
HL--导水裂缝带最大值,m;
Ts--水压与岩柱宽度的比值,可取1。
九、以断层为界的井田防隔水煤(岩)柱的留设
以断层为界的井田,其边界防隔水煤(岩)柱可参照断层煤柱留设,但应当考虑井田另一侧煤层的情况,以不破坏另一侧所留煤(岩)柱为原则(除参照断层煤柱的留设外,尚可参考图3-8所示的例图)。
L-煤柱宽度;Ls,Lx-上、下煤层的煤柱宽度;Ly-导水裂缝带上限岩柱宽度;Ha、Has、Hax-安全防水岩柱厚度;HL-导水裂缝带上限;p—底板隔水层承受的水头压力
图3-8以断层分界的井田防隔水煤(岩)柱留设图
附录四安全隔水层厚度和突水系数计算公式
一、安全隔水层厚度计算公式
式中t--安全隔水层厚度,m;
L--巷道底板宽度,m;
--底板隔水层的平均重度,MN/m3;
Kp--底板隔水层的平均抗拉强度,MPa;
p--底板隔水层承受的水头压力,MPa。
二、突水系数计算公式
式中T--突水系数,MPa/m;
p--底板隔水层承受的水压,MPa;
M--底板隔水层厚度,m。
式(4-1)主要适用于掘进工作面,式(4-2)适用于回采和掘进工作面。按式(4-1)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(4-2)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0.06MPa/m,正常块段不大于0.1MPa/m。
附录五安全水头压力值计算公式
一、掘进巷道底板隔水层
式中p——底板隔水层能够承受的安全水压,MPa;
t——隔水层厚度,m;
L——巷道宽度,m;
——底板隔水层的平均重度,MN/m3;
Kp——底板隔水层的平均抗拉强度,MPa。
二、采煤工作面
式中M--底板隔水层厚度,m;
p--安全水压,MPa;
Ts--临界突水系数,MPa/m。
Ts值应当根据本区资料确定,一般情况下,在具有构造破坏的地段按0.06MPa/m计算,隔水层完整无断裂构造破坏地段按0.1MPa/m计算。