煤矿防治水规定》培训-防隔水煤柱留设专题讲座2分解.ppt

防隔水煤（岩）柱的留设 2012年3月14日 中煤科工集团西安研究院 研究员、博士生导师 李竞生 第一部分 防隔水煤（岩）柱的种类 和留设原则 防隔水煤（岩）柱的留设 一、概 述 二、防隔水煤（岩）柱的种类 三、防隔水煤（岩）柱的留设原则 三、防隔水煤（岩）柱的留设原则 三、防隔水煤（岩）柱的留设原则 7. 多煤层地区，各煤层的防隔水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层开采影响和破坏另一煤层的煤柱。 8. 防隔水煤（岩）柱中必须要有一定厚度的粘土质隔水岩层或含水性能弱的岩层，否则防隔水煤（岩）柱将无隔水作用。 9. 严禁在水体下通过留设防隔水煤（岩）柱的方法开采急倾斜煤层，以避免发生煤层抽冒，造成重大透水事故。 10. 相邻井田的分界处，应当留设防隔水煤（岩）柱，防隔水煤（岩）柱的尺寸在矿井设计时确定。 第二部分 防隔水煤（岩）柱的留设和计算 防隔水煤（岩）柱的留设 概 述 一、煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设和计算 图17-1 煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤（岩）柱留设图 Hf—防隔水煤（岩）柱高度； HL—导水裂缝带高度； Hb—保护层厚度； α—煤层倾角 一、煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设和计算 二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设和计算 含水或导水断层防隔水煤柱的留设（图17-2）可参照经验公式（17-3）计算： ≥20 m （17-3） 式中 L——煤柱留设的宽度，m； K——安全系数，一般取2～5； M——煤层厚度或采高，m； p——水头压力，MPa； Kp——煤的抗拉强度，MPa。 式中： L—煤柱留设的宽度；p—水头压力；M——煤层厚度或采高 图17-2 含水或导水断层防隔水煤（岩）柱留设图 公式（17-3）用于防隔水岩柱计算时，M为巷道高度，Kp为岩层抗拉强度 二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设和计算 三、煤层与强含水层或导水断层或不导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设和计算 L—防隔水煤（岩）柱宽度；L1、L2、L3—防隔水煤(岩)柱各分段宽度；HL—导水裂缝带高度；Ha—断层安全防隔水岩柱的宽度；θ—断层倾角；δ—岩层塌陷角；H—煤层底板以上的静水位高度；M—断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度 图17-3 煤层与强含水层或导水断层接触时防隔水煤（岩）柱留设图 当含水层顶面高于导水裂缝带上限时，防隔水煤（岩）柱可按图17-3a、图17-3b留设。其计算公式为： L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ （17-4） 导水裂缝带上限高于断层上盘含水层且断层不导水时，防隔水煤（岩）柱按图17-3c留设。其计算公式为： L=L1+L2+L3=Ha（sinδ－cosδcotθ）+（Hacosδ+M）（cotθ+cotδ） ≥20 m （17-5） 三、煤层与强含水层或导水断层或不导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设和计算 上式中： L——防隔水煤（岩）柱宽度，m； L1，L2，L3——防隔水煤（岩）柱各分段宽度，m； HL——导水裂缝带高度，m； θ——断层倾角，（°）； δ——岩层塌陷角，（°）； M——断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度，m； Ha——断层安全防隔水岩柱的宽度，m。 三、煤层与强含水层或导水断层或不导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设和计算 公式（17-5）推导过程：将图17-3c从a点引平行于煤层的直线ad，可得图17-4。 图17-4 防隔水煤（岩）柱尺寸L计算示意图 三、煤层与强含水层或导水断层或不导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设和计算 在直角△aec中，∠aec=∠δ 所以，ac=Hasinδ 在直角△ebc中，bc=eccotθ=Hacosδcotθ L1=ac-bc= Hasinδ- Hacosδcotθ=Ha （sinδ-cosδcotθ） 在直角△egf中，ef=M +ec=M +Hacosδ 在直角△egf中，gf=L2=efcotθ=（M +Hacosδ）cotθ 在直角△efh中，fh=L3=efcotδ=（M +Hacosδ）cotδ L2+L3=（M +Hacosδ）（cotθ+ cotδ） 因此，L= L1+L2+L3= Ha （sinδ-cosδcotθ）+（M +Hacosδ）（ cotθ+ cotδ） 三、煤层与强含水层或导水断层或不导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设和计算 图17-3c所示防隔水煤（岩）柱尺寸也可用另一种方法计算（如图17-5所示）：