各种保护煤柱设计及公式

1）安全煤（岩）柱种类；井田内共发育4条断层，均为正断层，落差2.6～20m，F1、F2为勘探时地表填图控制并在井下实见，F3、F4为井下揭露。勘探时在地表发现X1号陷落柱，并在主、副井实见，在井下生产过程中，又发现了4个陷落柱，一般为椭圆形，长轴直径最大约300m，一般150m左右。井田内未发现岩浆侵入现象。根据本矿的煤层赋存特征，矿井安全煤（岩）柱的种类确定如下：井田边界煤柱；井筒及大巷煤柱；风氧化带防水煤柱；采空区隔离煤柱；断层、陷落柱保护煤柱；地面工业场地保护煤柱；公路及河流保护煤柱。2）安全煤（岩）柱留设与计算结果根据矿井防水煤（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。①井田边界煤柱：本矿水文地质条件简单，井田边界煤柱采用垂直法留设，本矿留设20m。②井筒煤柱井筒安全煤柱的留设按《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，围护带宽度，按其保护等级留设。表土层及基岩厚度参照实际揭露及邻近钻孔资料确定。表土段移动角取45°，基岩段岩层水平移动角δ取72°上山移动角γ取72°，下山移动角β取72°—0.8α（α为煤层倾角）。斜井井筒落底见煤处两侧各留40m。根据矿方提供的1、2号煤层采掘工程平面图，主斜井和副斜井两侧保护煤柱宽度不够，因此矿方在建设和生产过程中加强对井筒变形监测，同时对井筒两侧采空区进行注浆充填，减小采空区对井筒的影响。③大巷煤柱2号煤层开拓时大巷均沿2号煤层掘进，采用料石砌碹或锚网喷支护，2号煤层倾角3°~21°，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》83条第1款规定采用下式进行计算：1H(2.50.6M)fS式中：S1——大巷保护煤柱的水平宽度（m）H——巷道的最大垂深，（m），最大400m。M——煤厚，（m），平均2.11mf——煤的强度系数，10Rc1.0fRc——煤的单向抗压强度，MPa，取30MPa则10Rc1.0f=1.4141H(2.50.6M)300(2.50.62.75)f1.41429.7mS设计取30m。④风氧化带防水煤柱：井田内1号和2号煤层均有出露，防水煤柱按50m留设。⑤采空区隔离煤柱：目前本井田范围内1号和2号煤层存在采空区，各采空区防水隔离煤柱按30m留设。⑥断层、陷落柱防水煤柱L=0.5KMKp3P式中：L――断层防水煤柱宽度，m；M——煤层厚度或采高，由于井田内11号煤层埋藏最深，设计按11号煤层厚度计算，取3.08m。P——水头压力，煤层水头压力为3.018MPa；Kp——煤的抗拉强度，11号煤层抗拉强度为0.9MPa；K——安全系数，取3。经计算L=14.6m。井田内断层煤柱留设取20m。陷落柱防水煤柱留设取20m。⑦地面工业场地保护煤柱主井工业场地处煤层埋深约20m，地面工业场地围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角72°（表土层按20m计）进行投影计算留设。经作图计算得工业场地保护煤柱宽度为40m。⑧公路及河流保护煤柱。设计为霍沁公路及柏子河在1、2、3、6、11号煤层分别留设了85m、90m、93m、140m、160m保护煤柱。