貴州天健礦業集團股份****
保護煤柱留設及防水安全煤岩柱計算規範
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二0一二年七月十五日
目錄一、保護煤柱的留設 3
（一）基本概念和引數 3
1、岩層移動角 3
2、下沉係數（η） 4
3、圍護帶寬度 5
（二）保護煤柱的留設方法 5
二、防水安全煤岩柱的計算 7
1、目的和意義 7
2、 計算公式 7
一、保護煤柱的留設
（一）基本概念和引數
1、岩層移動角
指在充分採動情況下，採空區上方地表最外側的裂縫位置和採空區邊界的連線與水平線之間在煤壁一側的夾角。符號為：下山移動角β；上山移動角γ；走向移動角δ；急傾斜煤層底板移動角λ；表土移動角ψ。
詳見附圖一。
附圖一岩層移動角參數列附表1
說明：因本公司下屬煤礦暫無實測巖移資料，表中資料僅供參考。
2、下沉係數（η）
指在充分採動情況下，開採水平煤層時的地表最大下沉量與採高（多煤層開採時取累計採高）之比。在開採傾斜煤層時，由於上覆岩層大致沿岩層法線方向彎曲，最大下沉區的移動基本上是法向移動，最大下沉量應為法向移動量的垂直分量，因此，下沉係數等於最大下沉量除以煤層傾角余弦值與採高的乘積。下沉係數的大小與上覆岩層的堅固性係數成反比，與採煤方法、頂板管理方式和開採面積有關，與採深關係不大。
下沉係數表附表2
3、圍護帶寬度
指建築物邊界與保護邊界線之間的安全距離，一般取10-15m。
（二）保護煤柱的留設方法
1、當建築物、水體或其它保護物件的保護邊界線與煤層走向基本平行時，可直接參照附表1中的引數確定保護煤柱邊界。作圖方法如附圖二。
2、當保護邊界線與煤層走向斜交時，應根據附表1中的基岩移動角求得垂直於保護邊界線方向（偽傾斜）的上山移動角γ＇和下山移動角β＇，然後再確定保護煤柱邊界。計算公式如下：
式中θ——保護邊界線與煤層走向方向所夾的銳角；
分別為走向方向、上山方向和下山方向的基岩移動角，對於急傾斜煤層的底板移動角λ＇，其計算公式與γ＇相同。作圖方法如附圖三和附圖四。
3、在作剖面圖時，剖面線必須與建築物保護邊界線垂直，而且應沿建築物縱、橫方向至少各作兩個剖面。
4、若對某一巷道進行保護，則應先沿巷道的縱向作一剖面，計算出巷道兩端的保護煤柱邊界。再沿巷道的橫向分別在最低點和最高點各作一剖面，並將各個剖面在煤層上的交點投影到平面圖上，然後將平面圖上的交點用線段連線起來即可。
5、若某一剖面與煤層走向大致平行，則該方向的岩層移動角可直接按走向移動角δ取值。
6、對於煤層群開採，則應分別圈定各煤層的保護煤柱邊界，並繪製在平面圖中。若各煤層的產狀基本一致，則岩層移動角可取相同數值。
二、防水安全煤岩柱的計算
1、目的和意義
防水安全煤岩柱是評判在水體下採煤時，地表水是否會導通井下並構成安全威脅的主要依據，留設防水安全煤岩柱的目的，是不允許裂隙帶波及水體。即防水安全煤岩柱的高度必須小於或等於最高開採上限至水體最低標高之間的高度。否則，就不能在水體下開採，應按保護煤柱留設的方法留設保護煤柱。
防水安全煤岩柱雖然是水體下開採的主要依據，但不是唯一依據。在進行水體下採煤之前，必須對礦區水源、充水特徵、上覆岩層富水性、礦井湧水量、岩溶分布、構造斷裂形態、覆巖性質等進行充分的調查分析，並進行專門的安全、技術、經濟論證，同時，應編制專門的水體壓煤開採設計和安全技術措施報總公司審批後實施。
2、計算公式
本公司多數煤礦的上覆岩層均為強或中等鬆散含水層（玉龍山組或飛仙關組地層），地表水體底部無粘土隔水層，而是直接與煤系基岩風化帶接觸（長興組，中等含水層），因此，防水安全煤岩柱（h防水）應大於或等於冒落帶高度（h冒）+導水裂隙帶高度（h裂）+保護層厚度（h保）+地表裂隙帶深度（h地）+風化帶厚度（h風），即：h防水≥h冒+h裂+h保+h地+h風
1）冒落帶高度h冒：
（1）對於傾角為0-54°的薄及中厚煤層，且頂板為堅硬岩層，採後能形成懸頂時h冒=
式中：m——煤層採高；k——頂板冒落時的碎脹係數，一般取1.2-1.3；
（2）對於頂板覆巖為堅硬、軟弱互層時，h冒=
式中：w——頂板預計的下沉量。
（3）對於厚煤層分層開採的煤層，冒落帶高度按附表3計算。
厚煤層分層開採的冒落帶高度計算公式附表3
註明：表中∑m——累計採厚。公式中±號後面的數值取正數，下同。
2）導水裂隙帶高度h裂：
（1）薄及中厚急傾斜煤層導水裂隙帶高度h裂按附表4計算。
薄及中厚急傾斜煤層導水裂隙帶高度計算公式附表4
註明：h——回採階段垂高；m——煤層法線高度（真厚）。
(2)厚煤層分層開採的導水裂隙帶高度h裂按附表5計算。
厚煤層分層開採的導水裂隙帶高度計算公式附表5
註明：表中∑m——累計採厚；公式的適應範圍：單層採厚為1-3m，累計採厚不超過15m，薄及中厚近水平、緩傾斜、傾斜煤層的導水裂隙帶高度也可按附表5中的公式計算。
3）保護層厚度h保：
（1）近水平、緩傾斜、傾斜煤層的保護層厚度參照附表6
傾角為0—54°的煤層保護層厚度參數列附表6
註明：； ∑m——累計採厚；n——分層層數，對於一次採全高的單一煤層n=1。
（2）急傾斜（55—90°）煤層的保護層厚度按照《採礦工程設計手冊》第五章《三下開採規程》附表3—5—34查取。
4）地表裂隙帶深度h地：地表裂隙帶深度可按0.5倍h裂取值。
5）風化帶厚度h風：風化帶厚度可查閱《地質勘查報告》，如無地質勘查資料，一般可取10—30m。
說明：本規範未盡事宜，請參照《建築物、鐵路、水體下壓煤開採規程》（簡稱《三下開採規程》）。
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