251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法

251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法：1、防水煤（岩）柱种类；本采区田地质构造较中等,无岩浆活动，井田内无河流。根据本矿的煤层赋存特征，采区防水煤（岩）柱的种类确定如下：⑴井田边界煤柱；⑵井筒及大巷煤柱：⑶采空区隔离煤柱；⑷地面工业广场及村庄煤柱；⑸断层煤柱⑹陷落柱煤柱⑺风氧化带煤柱2、防水煤（岩）柱留设与计算结果根据采区防水煤（岩）柱的种类，按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。⑴田边界煤柱：依据《采区初步设计》本矿留设20m。⑵副井广场：副斜井、回风斜井均沿煤层反倾向掘进，地面工业广场煤柱保护等级确定为II级，围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角73°进行计算。最大垂深为（1350-880）=470，其中表土层按20m，基岩按450m，计算结果为158m，加上围护带的宽度20m。所以副井广场留设的煤柱宽度最大为158+20=178米。③大巷煤柱：本矿1030m水平运输大巷、辅助运输大巷均沿2#煤层附件布置，距离5#煤层45m，岩石为中硬，小于8-10倍煤层厚度(8-10M=60.48-70.56m)，所以需留设煤柱，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》76、83条规定采用下式进行计算：S=2S1+2af0.6M)H(2.51S式中：a—受护井筒或巷道宽度的一半，（m），2.4S—保护煤柱，（m）S1—保护煤柱的水平宽度（m）H—煤层距离巷道的最大垂深，（m）,最大65m。M—煤厚，（m），平均7.56mf—煤的强度系数，10Rc1.0fRc—煤的单向抗压强度，Mpa,本矿煤性软，取10Mpa则10Rc1.0f=1.00S1=21.4S=2S1+2a2=21.4×2+2.4×2=47.6m即1030运输大巷下侧需留煤柱47.6m，设计留设煤柱50m。上侧最大垂深为45m,需留煤柱为40.4m，设计留设煤柱40m。⑶采空区隔离煤柱：1159工作面积水面积15692m2，积水量别约37660m3当开拓其下方的煤层时需要先排、疏放采空区积水，并留足保安煤柱。煤层开采时采空区防透水隔离煤柱暂按50m留设，开采施工过程中，须按井下探放水技术规范（MT/T632—1996）的要求进行采空区探水作业。（4）村庄煤柱251采区西部有梁家沟村，因其在朔黄铁路的500米煤柱内，就不再考虑村庄保护煤柱。⑸断层煤柱A、本采区田范围内断层发育，断层不同程度地存在导水性，按照煤层开采造成的底板破坏深度不小于底板高峰应力线与断层交点的深度来计算断层煤柱，以对井田开采影响较大的F1断层为例进行计算：mXghB5.2176.5223cos60sin)2360cos(102cossin)cos(式中：α—断层倾角，60°θ—底板应力高峰线传播角，一般为21-25°,取23°h—矿山压力对采场底板的破坏深度，取10mXg—采场弹性区、破碎区宽度，取开采煤层厚度值7.56m的1.5倍11.34m断层一侧煤柱留设宽度应大于27.08m，。B、若断层导通奥灰水，需留设的煤柱计算为：L=0.5KM√(3P/Kp)≧20m式中L为：煤柱留设的宽度，m:K为：安全系数，一般取2-5m.M为：煤层的厚度或采高，m;P为：水头压力，MPa；1168-780=388m=3.88MPa，Kp为：煤的抗拉强度，MPa；0.3-0.5L=0.5*2*7.56√(3*3.9/0.4)=40m；K取2L=0.5*5*7.56√(3*3.9/0.4)=100m；K取5如果断层导通奥灰水，则251采区底部需要对断层两侧留足不少于40米的隔水煤柱，但在采区建设过程中，施工的暗斜井和采区下山，层位在2#煤层附近，断层均未导通奥灰水。但在5#煤层底板附近是否有奥灰水顺断层导上来，目前还没有做这方面的工作，需要在巷道掘进过程中同时安排钻探工程，对断层提前打钻探明其导水性。251采区突水系数小于0.06的底板等高线为955米。此处的水头压力为P：水头压力，MPa；1168-955=213m=2.13MPa，L=0.5*2*7.56√(3*2.13/0.4)=30m；K取2L=0.5*5*7.56√(3*2.13/0.4)=75m；K取5在251采区5#底板标高高于955的区域，若断层导奥灰水，则煤柱留设在30-75m之间。251采区5#煤层对奥灰水的最小隔水层厚度为41.68米。若按导高15米计算，如果断层为26米，则结果为：41.68-26=15.45所以当断层落差大于26米时，断层的上盘已经基本上和奥灰水的导高联通，留设煤柱就按断层导水进行考虑。因此根据251采区的情况，25103运输顺槽的下方F3断层，其底板标高在1030附近，水头压力，MPa；1168-1030=138m=1.38MPa，L=0.5*2*7.56√(3*1.38/0.4)=24m；K取2L=0.5*5*7.56√(3*1.38/0.4)=61m；K取5因F3断层从目前的揭露情况看，其上部不导水，所以F3断层暂时按奥灰顶部15米以上部分不含水。则F3断层下盘41.68-15=26.68米不含水，则：2624m,所以25103运输顺槽给F3断层留设的煤柱按最小要求20米确定，向下的布置的工作面必须对断层及底板进行改造后，依据改造后的隔水层厚度进行重新计算，才能施工。