四、煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
在煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水的情況下(圖3-5),防隔水煤(巖)柱的留設(shè)應(yīng)當(dāng)考慮2個方向上的壓力:一是煤層底部隔水層能否承受下部含水層水的壓力;二是斷層水在順煤層方向上的壓力。
圖3-5煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖
當(dāng)考慮底部壓力時,應(yīng)當(dāng)使煤層底板到斷層面之間的最小距離(垂距),大于安全煤柱的高度(Ha)的計(jì)算值,并不得小于20m。其計(jì)算公式為
式中α--斷層傾角,(°);
其余參數(shù)同前。
當(dāng)考慮斷層水在順煤層方向上的壓力時,按附錄三之二計(jì)算煤柱寬度。
根據(jù)以上兩種方法計(jì)算的結(jié)果,取用較大的數(shù)字,但仍不得小于20m。
如果斷層不導(dǎo)水(圖3-6),防隔水煤(巖)柱的留設(shè)尺寸,應(yīng)當(dāng)保證含水層頂面與斷層面交點(diǎn)至煤層底板間的最小距離,在垂直于斷層走向的剖面上大于安全煤柱的高度(Ha)時即可,但不得小于20m。
圖3-6煤層位于含水層上方且斷層不導(dǎo)水時防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖
五、水淹區(qū)或老窯積水區(qū)下采掘時防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
1.巷道在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下掘進(jìn)時,巷道與水體之間的最小距離,不得小于巷道高度的10倍。
2.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下同一煤層中進(jìn)行開采時,若水淹區(qū)或老窯積水區(qū)的界線已基本查明,防隔水煤(巖)柱的尺寸應(yīng)當(dāng)按附錄三之二的規(guī)定留設(shè)。
3.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下的煤層中進(jìn)行回采時,防隔水煤(巖)柱的尺寸,不得小于導(dǎo)水裂縫帶最大高度與保護(hù)帶高度之和。
六、保護(hù)地表水體防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
保護(hù)地表水體防隔水煤(巖)柱的留設(shè),可參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》執(zhí)行。
七、保護(hù)通水鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
根據(jù)鉆孔測斜資料換算鉆孔見煤點(diǎn)坐標(biāo),按附錄三之二的辦法留設(shè)防隔水煤(巖)柱,如無測斜資料,應(yīng)當(dāng)考慮鉆孔可能偏斜的誤差。
八、相鄰礦(井)人為邊界防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
1.水文地質(zhì)簡單型到中等型的礦井,可采用垂直法留設(shè),但總寬度不得小于40m。
2.水文地質(zhì)復(fù)雜型到極復(fù)雜型的礦井,應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、靜水壓力、開采上覆巖層移動角、導(dǎo)水裂縫帶高度等因素確定。
1)多煤層開采,當(dāng)上、下兩層煤的層間距小于下層煤開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時,下層煤的邊界防隔水煤(巖)柱,應(yīng)當(dāng)根據(jù)最上一層煤的巖層移動角和煤層間距向下推算(見圖3-7a)。
2)當(dāng)上、下兩層煤之間的垂距大于下煤層開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時,上、下煤層的防隔水煤(巖)柱,可分別留設(shè)(見圖3-7b)。
HL—導(dǎo)水裂縫帶上限;H1、H2、H3—各煤層底板以上的靜水位高度;γ—上山巖層移動角;β—下山巖層移動角;Ly、L1y、L2y—導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度;L1—上層煤防水煤柱寬度;L2,L3—下層煤防水煤柱寬度
圖3-7多煤層地區(qū)邊界防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖
導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度Ly的計(jì)算,可采用下列公式:
式中Ly--導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度,m;
H--煤層底板以上的靜水位高度,m;
HL--導(dǎo)水裂縫帶最大值,m;
Ts--水壓與巖柱寬度的比值,可?。薄?/div>
九、以斷層為界的井田防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
以斷層為界的井田,其邊界防隔水煤(巖)柱可參照斷層煤柱留設(shè),但應(yīng)當(dāng)考慮井田另一側(cè)煤層的情況,以不破壞另一側(cè)所留煤(巖)柱為原則(除參照斷層煤柱的留設(shè)外,尚可參考圖3-8所示的例圖)。
L-煤柱寬度;Ls,Lx-上、下煤層的煤柱寬度;Ly-導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度;Ha、Has、Hax-安全防水巖柱厚度;HL-導(dǎo)水裂縫帶上限;p—底板隔水層承受的水頭壓力
圖3-8以斷層分界的井田防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖
附錄四安全隔水層厚度和突水系數(shù)計(jì)算公式
一、安全隔水層厚度計(jì)算公式
式中t--安全隔水層厚度,m;
L--巷道底板寬度,m;
--底板隔水層的平均重度,MN/m3;
Kp--底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度,MPa;
p--底板隔水層承受的水頭壓力,MPa。
二、突水系數(shù)計(jì)算公式
式中T--突水系數(shù),MPa/m;
p--底板隔水層承受的水壓,MPa;
M--底板隔水層厚度,m。
式(4-1)主要適用于掘進(jìn)工作面,式(4-2)適用于回采和掘進(jìn)工作面。按式(4-1)計(jì)算,如底板隔水層實(shí)際厚度小于計(jì)算值時,就是不安全的。按式(4-2)計(jì)算,就全國實(shí)際資料看,底板受構(gòu)造破壞塊段突水系數(shù)一般不大于0.06MPa/m,正常塊段不大于0.1MPa/m。
附錄五安全水頭壓力值計(jì)算公式
一、掘進(jìn)巷道底板隔水層
式中p——底板隔水層能夠承受的安全水壓,MPa;
t——隔水層厚度,m;
L——巷道寬度,m;
——底板隔水層的平均重度,MN/m3;
Kp——底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度,MPa。
二、采煤工作面
式中M--底板隔水層厚度,m;
p--安全水壓,MPa;
Ts--臨界突水系數(shù),MPa/m。
Ts值應(yīng)當(dāng)根據(jù)本區(qū)資料確定,一般情況下,在具有構(gòu)造破壞的地段按0.06MPa/m計(jì)算,隔水層完整無斷裂構(gòu)造破壞地段按0.1MPa/m計(jì)算。