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矿井防治水
7矿井防治水
7.1矿井水文地质
7.1.1水文地质情况
1、区域水文地质
(1)地形地貌
本矿位于云贵高原北部,南北向龙街向斜南西扬起与北东向构造之交汇部,属构造剥蚀、溶蚀中山地貌,山脉走向与构造形迹近于一致。
岩溶及沟谷发育,地形切割较大,总体趋势南高北低。
本区最高点“阿之院子”海拔2466.1m,最低点标高为北东“岔河”一带海拔标高1896.2m,相对高差569.9m。
由石炭系旧司组、上司组、摆佐组、汤粑沟组的灰岩、泥灰岩、白云岩构成岩溶化台地及峘状山岭。
其间发育溶洞、漏斗、溶蚀洼地等喀斯特地貌。
矿区属浅切割的中山地貌,地面多被第四系坡积物覆盖。
受岩石抗风化能力差异的控制,地形坡度变化较大,形成多级夷平面;矿区北部煤系地层出露地段地形坡度15°~25°,中部、南部旧司组、地层出露地段坡度一般为30°~40°,局部为陡坡或陡崖,形成台地。
南西部上司组出露地段台地以上,地势较平缓,为溶蚀沟谷或洼地。
(2)气象、水文
①气象
本区属亚热带高原季风性气候区。
年均气温10.6oC,最高气温28.7oC,最低气温-11.8oC。
最热为7月份,月均气温17.2oC;最冷为1月份,月均气温2.1oC。
年均降雨量865.6mm,最多年达1050.7mm;最少年仅739.4mm;5-10月份为丰水期,占年降雨量的80%以上。
②水文
根据现场调查了解和《贵州省威宁县锅泥沟煤矿补充勘查地质报告》资料,补充本区属于长江流域。
区内有三条常年性溪沟在北部汇流,总体流向北东向,补充本区东部溪沟冬季枯水季节流量0.2~2L/S,平均流量1L/S;中部锅泥沟冬季枯水季节流量14L/S。
其余为雨源性溪沟。
该煤矿范围内可供选择的主要水源有:
锅泥沟溪沟:
锅泥沟溪沟发育于井田西南部黄家垭口一带,属常年性地表河溪。
由上游小溪沟及岩溶泉水补给,水量随季节性变化大。
由南向北流入岔河流出区外。
锅泥沟上游流量146L/S(12614m3/d),下游流量350L/S(30240m3/d),岔河流量420L/S(34733m3/d)。
本区域河溪流量暴涨暴落,根据洪痕和访问资料,暴雨洪峰流量大于枯季流量百倍以上。
(3)含、隔水层概况
摆佐组(C1b)
地表掩盖强烈,未出露完全,地层剖面仅测制其底部地层;浅灰、灰白色厚层至块状燧石结核灰岩,顶部为细晶白云岩。
以白云岩与下伏上司组泥晶灰岩分界。
厚大于40m。
上司组(C1s)
上部灰岩页岩段:
岩性主要由灰色中厚~厚层状生物碎屑灰岩、泥质灰岩、黑色页岩组成。
含燧石条带或团块。
含丰富的动物化石,主要有双壳类、珊瑚等。
中下部砂岩页岩段:
由石英砂岩、页岩组成,以页岩为主,中夹多层泥质灰岩薄层,底为细粒石英砂岩。
下部灰岩段:
主要岩性组合为泥晶灰岩、泥质灰岩夹页岩,以泥晶灰岩为主,含燧石团块,产丰富的动物化石,主要为双壳类、菊石、珊瑚等。
底部为泥质灰岩,与旧司组页岩分界。
本组厚420~500m左右。
旧司组(C1j)
下石炭系旧司组:
为相对隔水岩组,岩性为紫色及灰色页岩、泥质灰岩为主,夹炭质页岩,出露约215m,厚度约150~210m,局部裂隙发育。
主要表现为砂岩含水和裂隙充水,页岩隔水的相间含水特征。
地表多形成斜坡地形,有利于大气降水补给,但泉水出露较少,流量小于0.5升/s。
为弱含水层。
详摆组(C1x)
本区的主要含煤地层,以页岩、砂岩为主,上部夹泥灰岩(或泥质灰岩)薄层。
厚230~452m。
含煤8~9层,单层煤厚0.1~1.90m,多以煤线及透镜体产出。
根据岩性组合及含煤特征可分为三段。
汤耙沟组(C1t)
本组总厚560.2m。
主要岩性为灰~深灰、灰黑色中厚—厚层状致密灰岩及结晶灰岩,下部夹硅质灰岩、页岩、炭质页岩;顶部为泥质灰岩,局部为燧石结核。
自下而上颜色变浅,硅质含量减少,泥质成分增多。
产丰富的动物化石。
主要有双壳类、珊瑚、腕足、海百合等。
(4)地下水补、迳、排条件
本区地下水主要来源于大气降水,另外一部分是地表浅层潜水及风化裂隙水,多数不产生深部径流循环,而是以下降泉的形式排入大河中。
2、断层、裂隙、陷落柱等构造的导水性
F1断层(呢起崖断层):
位于矿区外北东部,断层呈北西~南东向展布,全长近5000m,倾向南西,倾角较陡,断于汤粑沟组灰岩之中。
为区域性正断层,该断层对本矿区范围内煤层无直接影响。
F2正断层发育于矿区东部,走向100°~120°,倾向北东,倾角约70°,落差20-40m。
对井下的开采有一定影响。
F3断层:
位于矿区北东部,呈北西南东向延伸,北西起于山后头汤粑沟组灰岩,推测与F4相交。
向南东延伸,斜穿矿区后在王家院子逐渐减弱,消失于旧司组灰岩之中,全长3800m。
断层倾向北东,倾角较陡推测大于60°。
是一条南西盘(下盘)下降,北东盘(上盘)上升的逆断层。
受此影响,在锅泥沟附近造成区内各煤层错断。
井下见该断层上盘煤层下挫近30m,对矿区东部煤层影响较大,造成对煤层的连续性破坏。
F4断层:
位于矿区西部边界处,呈北东~南西延伸再转向近南北向,全长近4500m。
断层倾向西,倾角约45°。
断层沿地层倾向切割矿区所有地层,造成煤层错动变形,据地表岩性判断短距在60m以上,上盘(西)上升,为逆断层,断层向南东方向逐渐减弱,南东不消失于上司组灰岩中。
下一步有待查明该断层对煤层的影响程度,本次以该断层作为矿区西部自然边界。
F5正断层发育于矿区南部,走向30°~50°,倾向北西,倾角约70°,落差20~40m。
断层沿地层倾向切割矿区所有地层,造成煤层错动变形,对矿区东部煤层影响较大,造成对煤层的连续性破坏。
对井下的开采有一定影响。
3、地表水、地下水补给、排泄条件及动态
受地层、岩性、构造、地貌、气象及水文等因素的控制,区内地下水类型及赋存特征如下:
1)第四系(Q)含水岩组:
主要为砂、泥岩、腐植土、亚粘土等松散堆积层、冲积层,多分布于洼地、沟谷两侧及缓坡地带,厚度变化不大(0~5m),它是直接受大气降水补给,同时又是地表水汇集渗流的场所。
2)碳酸盐岩夹碎屑岩类岩溶水:
下石炭统旧司组含水岩组:
岩性主要为灰、深灰色中厚层泥晶灰岩、泥灰岩、砂岩、粉砂岩及粘土岩。
含溶隙、裂隙水,区内无泉水出露,含水性及导水性均较差,富水性弱。
下石炭统详摆组:
岩性主要为深灰色薄至中厚层粘土岩和泥晶灰岩、泥质灰岩。
含裂隙、溶隙水,区内无泉水出露,含水性及导水性差,富水性强。
3)基岩裂隙水
下石炭系上司组含水岩组:
岩性主要为灰至深灰色砂岩夹泥灰岩。
含裂隙水,调查泉点3个,流量均小于2l/s,富水性弱。
4)孔隙水
零星分布于本区东侧,主要为残坡积土,为透水而不含水层。
4、充水因素分析
根据本区水文地质特征分析,可能构成本区充水因素的主要水源有,大气降水补给,这是主要补给水源;地表水渗入补给,煤系中砂岩含水,但本身含水量较小。
本区内原有的生产小煤矿,以平硐和斜井为主,其矿坑水现采现排,积水量较少,对矿山的开发影响较小。
但据调查,本区范围内及周边分布有较多的老窑,为当地居民开采自用煤形成,采坑长几十米至300m不等,多为平硐或斜井,由于时间较长,现又进行了封闭,均汇聚了一定的老窑积水,是矿床充水水源之一,对矿坑的安全构成了一定的威胁。
本区内地表水主要为岔河、锅泥沟、干沟河溪流。
这几条溪流在自然状态下对矿床充水影响极小,但在开采条件下可通过塌陷裂隙、断层破碎带等渗入矿坑而成为充水水源,对各煤层的开采均构成威胁.
充水方式:
矿床主要充水水源(地下水、老窑积水)与矿体直接接触,地下水通过裂隙、溶隙、断层破碎带直接进入矿坑,故矿床为直接充水矿床。
5、本区水文地质条件评价
本区主要以裂隙含水层充水为主,其与煤层直接接触,本区水文地质勘探类型为直接充水的裂隙型充水矿床。
另本区内主要煤层(M5、M9)位于当地侵蚀基准面以下,地形有利于自然排水,矿床主要充水含水层和构造带富水性弱,地下水补给条件差,本区水文地质简单,同时本次工作中对本区内部分生产煤矿进行了水文地质观测,均处于湿至干燥状态,井内无积水,本区属水文地质条件简单的矿床。
6、矿井正常涌水量和最大涌水量
《贵州省威宁县锅泥沟煤补充勘查地质报告》对首采区的涌水量井下了预计,具体预计方法如下:
(1)地下水动力学法预算
矿区内为单斜构造,地下水具有有承压状态,岩层裂隙随埋深增加而减弱,富水性明显变弱。
故选用坑道法单侧进水承压转无压公式计算。
其结果见表7-1-1。
表7-1-1地下水动力学法预算结果表
计算公式
涌水量(t/d)
参数值
Q=BK(2H-M)M/2R
3406
B=500R=300K=0.102H=227M=120
注:
Q——坑道预计涌水量;
B——坑道长(按M9煤层底板等高线图+1600m标高取值);
R——坑道平均影响半径(按M9煤层底板等高线图取平均值);
H——平均水柱高度;
K——平均渗透系数;
M——含水层采用厚度;
以上各参数均按ZK1-1、ZK3-1、ZK7-2、ZK9-1号钻孔抽水资料确定;
(2)水文地质比拟法预算
锅泥沟煤矿开采M5煤层。
按单位涌水量比拟法预算坑道涌水量,煤矿正常涌水量为50t/d,最大涌水量为200t/d。
采用计算公式:
式中:
Q—预测煤矿涌水量(t/d)
Q1—煤矿现状实测涌水量(t/d)
F—矿区开采面积(km2)
F1—现状煤矿实际采区面积(km2)
S—预测未来地下水位下降值(m)
S1—矿区现状水位降深值(m)
计算公式
取值
计算参数
S
未来开采区地下水水位降深
400
F
未来开采区面积
6km2
Q1
已采煤矿实测涌水量
200t/d(最大)
80t/d(正常)
S1
已采煤矿地下水水位降深
80m
F1
已采煤矿采区面积
0.3km2
计算结果
Q正常=1280t/d
Q最大=3200t/d
从上述两种方法计算的矿坑预计涌水量结果看,地下水动力学法与水均衡法比较接近,我们认为,矿坑涌水量采用地下水动力学法预算的结果比较合理,即:
正常涌水量1280t/d、最大涌水量3406t/d作为煤矿设计的参考值。
开采后岩石裂隙的扩张、地表水和地下水自然流域的改变,将影响矿坑涌水量增加幅度,因此在顶板管理方法上应采取措施,防止塌陷带范围扩张和渗入系数变大。
(3)煤矿涌水量预计
综合以上两种计算的煤矿涌水量,加之煤矿设计工程人员现场勘查及了解周边矿井的涌水量情况,预计在+1830.0m标高以上正常涌水量为100m3/h,最大涌水量300m3/h。
虽然煤矿的涌水量有理论的计算,但业主在建设、生产过程中,应加强水文地质勘探工作,及时掌握井下水的变化情况,根据实际涌水量的大小,随时增加排水设施,以保证煤矿生产安全。
7.1.2矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计
1)矿井充水因素及水文地质类型
矿区内无较大的河流通过,地层稳定,构造发育程度中等。
矿井直接充水含水层为下石炭统旧司组含水岩组、下石炭统详摆组总体可视为弱富水含水层。
本井田大部分矿床位于区外最低侵蚀基准面以下(最低侵蚀基准面为+1896.2m),四周视为无限补给,大气降水为主要充水水源。
下石炭统详摆组:
岩性主要为深灰色薄至中厚层粘土岩和泥晶灰岩、泥质灰岩。
含裂隙、溶隙水,区内无泉水出露,含水性及导水性差,富水性强。
因此,矿区属于基岩裂隙含水层矿床,富水性弱至中等,水文地质条件简单,水文地质勘探类型为以顶板直接进水裂隙充水矿床。
2)矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析
矿井的直接充水岩组详摆组(C1x)的富水性较弱,在本区内地表无大的河流、水库等水体,而F1断层又位于矿区南面,对矿区今后开采影响不大。
因此,本区的水文地质条件简单,其水文地质勘探类型可定为以构造裂隙为主,顶板直接进水,水文地质条件简单的裂隙充水矿床。
从邻近矿井和老窑调查的结果看,矿井的充水水源为地下水、地表水、老窑积水和大气降水。
矿坑的充水主要是裂隙水、老窑积水通过裂隙进入矿井。
因此,采空区和浅部老窑积水是矿井的主要水害,当矿井巷道与采空区或老窑连通时即溃入矿井,容易造成突水灾害。
3)钻孔水
本井田施工了8个钻孔,所施工钻孔竣工后按分队地质、水文地质技术人员作出的封孔设计进行封孔,封孔原则是,先将孔内用清水冲洗,直至孔内返出清水为止。
再将未变质的水泥与过筛的细砂,按1:
2的比例,加适量的水,配成水泥砂浆,从水泵通过钻具送入孔内。
封孔要求煤系地层、含水层、断层破碎带及滑坡层用水泥或水泥砂浆封闭,非煤系地层用浓泥浆充填,在水泥砂浆与浓泥浆交界处,下一木塞,孔口用水泥或水泥浆封闭,埋上标识。
钻孔封孔工作满足《规范》要求。
钻孔质量:
本次施工钻孔8个钻孔有1个甲级,7个乙级孔。
因此本井田没有施工不良的钻孔,钻孔突水可能性不大。
4)矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析
可能发生突水地点和突水量预计
a、矿井地处山区,地表冲沟发育,井口及工业场地可能遭受到区域性洪水的威胁。
井筒和老空是突水地点;井筒灌水时,水势迅猛。
b、在采掘工作面,地表水从顶板突出,突水压力和突水量由地表水体的决定。
c、在采掘工作面,遇到地质钻孔时,发生突水,一般突水量小于10m3/min。
d、在采掘工作面,接近断层、陷落柱时发生突水,一般是水量先小后大。
e、在掘进工作面,爆破时诱发老空突水,发生迅速,破坏性大。
f、在采掘工作面,底板突水,其涌水如江河决堤破坏性大,涌水量稳定。
5)可能发生的突水地点和突水量预测
可能发生的突水地点一是老窑积水处;二是过断层遇导水裂隙带。
对于突水量预测目前矿井只预测了老窑积水量(详见表7-2-3),过层遇导水裂隙带的水量尚未了解,需要业主做进一步水文地质工作。
井田属于基岩裂隙含水层矿床,富水性弱至中等,水文地质条件简单,水文地质勘探类型为以顶板直接进水裂隙充水矿床,不存在突水淹井的可能性。
7.2矿井防治水措施的确定
7.2.1矿井开拓开采所采取的安全保证措施。
1)矿井开拓工程位置及层位选择
(1)井筒位置的选择
威宁县锅泥沟煤矿设计生产能力为30万t/a,主斜井工业场地选择在威宁县迤那镇炉堆子附近的平缓地带,场区自然地形坡度大部份在5~15%,场区基岩零星出露,工程地质条件较好;场区范围内无溶洞、淤泥、小煤窑采空区等不良工程地质,场地稳定。
井口及工业场地位于地势较高的平缓坡地上,无洪涝之患。
矿井采用斜井开拓,将主斜井、副斜井、回风斜井工业场地选在威宁县迤那镇炉堆子附近的平缓地带上,由于工业场地位于炉堆子二级台阶地上,地势较高,一条常年性溪沟锅泥沟从矿井工业场地内穿过,在矿区北部与岔河、干沟河汇流,总体流向北东向。
在工业场地场区修筑断面2.0m×2.0m的排洪涵洞,挡土墙及边坡脚修筑断面0.4m×0.5m的排水明沟,可满足工业场地防洪排涝要求,故洪水对工业场地无威胁。
主斜井、副斜井、回风斜井三个井筒的层位主要位于M5煤层底板岩石内,三条井筒相对较为安全。
(2)水平划分
全井田共划分为一个水平,六个采区,水平标高+1830.0m。
水平上下资源/储量面积及服务年限基本相当。
矿井主要巷道布均处于岩层中,有利于矿井防水。
2)采掘工程所采取的防水措施
矿井的采掘工程除必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的措施,同时还必须坚持“有疑必停”,还应采取以下的措施:
(1)矿井应编制矿区水害防治规划,年度水害防治计划和水害应急预案,建立水害预测预报制度。
(2)矿井在雨季前必须进行水泵排水联合试运转,并编制联合试运转报告。
(3)严禁在各类防隔水煤(岩)柱中进行采掘活动。
(4)在矿井受水害威胁的区域,进行巷道掘进前,应当采用钻探、物探和化探等方法查清水文地质条件。
地测机构应当提出水文地质情况分析报告,并提出水害防范措施,经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后,方可进行施工。
(5)矿井工作面采煤前,应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层(体)富水性等情况。
地测机构应当提出专门水文地质情况报告,经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后,方可进行回采。
发现断层、裂隙和陷落柱等构造充水的,应当采取注浆加固或者留设防隔水煤(岩)柱等安全措施。
否则,不得回采。
(6)针对矿井浅部老窑较多的特点,矿井在生产过程中应定期收集、调查和核对废弃的老窑、采空区情况,并在井上、下对照图上标出其位置、开采范围、积水情况等。
在此基础上,业主应采用物探等先进方法,查清采空区分布范围、积水情况,留设保安煤柱。
每年雨季后,小窑、采空区的积水情况都在变化,一定要坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的水害防治原则。
(7)业主应当收集地勘钻孔的资料,对于封闭不良钻孔或质量可疑、有突水危险的钻孔,当采掘工作面接近钻孔在安全距离以外时,应按煤矿防治水规定打钻探水。
对于浅部钻孔,宜采用在地面找准原孔位用钻机进行透孔。
并参照行业标准重新封孔。
对于没有封闭的个别深孔,由于穿过强含水层,用井下探放水或地面重新启封难度很大,应按照断层防水煤柱留设方法留设安全的隔水煤柱。
(8)留设采区及井田边界隔离防水煤柱。
(9)对断层及因采动影响而可能导水的断层留设断层防水煤柱。
(10)井下设排水泵房、水仓、水沟、排水管路等排水系统,并确保足够的排水能力。
(11)对巷道开拓及回采可能遇到的断层提前进行探放水,查明断层的水文地质要素,经技术经济比较采取留设断层防水煤柱、注浆堵水、疏放等措施。
(12)对于影响采掘的老空水采取探放的措施。
(13)对主要含水层建立地下水动态观察系统,进行地下水动态观测、水害预报,并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。
(14)配备足够的探放水设备及注浆堵水设备。
(15)主要巷道尽量布置在隔水层或弱含水层中。
(16)对矿井采掘所影响到的各含水层、断层、构造富水带,必须作出水文地质评价,进行提前预报,以便采取相应的防治水措施。
(17)本区内主要煤层(M5、M9)位于当地侵蚀基准面以下,井下巷道掘进应注意:
①凡掘进巷道顺层布置在最低侵蚀基准面以下的含水层(特别上强含水层)之中,或穿层掘进含水层(特别上强含水层)时,必须采取“先探后掘,有掘必探”的防治水措施。
②要加强水文地质预测预报工作,提前预测和查清采掘工作面前方“断层、裂隙、陷落柱等构造导水性”的基本情况,以便提前采取针对性的防治水措施。
7.2.2防治水煤(岩)柱的留设
在受水害威胁的地方,预留一定宽度和高度的煤层不采,使工作面和水体保持一定的距离,以防止地下水或其它水源溃入井下,必须留设防水煤(岩)柱。
1)防水煤(岩)柱的种类
由于井田各含水层之间的垂直水力联系通道目前尚未掌握清楚,含水层的裂隙发育情况以及含水层的水力补给情况有待查明,含水层横向富水性及块段间的差异也不明,因此防水煤(岩)柱的留设尤为重要,设计防水煤(岩)柱主要有以下几种:
①煤层露头防水煤(岩)柱:
②地表水体防水煤(岩)柱;
③断层两侧防水煤(岩)柱;
④井田技术边界留设防水煤(岩)柱;
⑤水平或采区留设边界防水煤(岩)柱;
⑥采空区防隔水煤(岩)柱;
⑦其它类型防水煤柱。
根据矿井的实际情况,需留设以下防水煤(岩)柱:
煤层露头防隔水煤(岩)柱、断层防水煤(岩)柱、井田边界、相邻水平、采区边界防水煤(岩)柱、采空区(老空区)防隔水煤(岩)柱、导水钻孔防隔水煤(岩)柱。
2)防水煤(岩)柱的留设原则
(1)在有突水威胁但又不宜疏放或注浆堵水(疏放会造成成本大大提高时)的地区采掘时,必须留设防水煤(岩)柱。
(2)防水煤柱一般不能再利用,故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度,以提高资源的利用率。
(3)留设防水煤(岩)柱必须与矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合,还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。
(4)一个井田或一个水文地质单元的防水煤(岩)柱应该在它的总体开采设计中确定,即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应,否则,会给以后煤柱的留设造成极大的困难,甚至无法留设。
(5)在多煤层地区,各煤层的防水煤(岩)柱必须同一考虑,以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤(岩)柱,致使整个防水煤(岩)柱失效。
(6)在同一地点有两种或两种以上留设煤(岩)柱的条件时,所留设的煤(岩)柱必须满足各个留设煤(岩)柱的条件。
(7)对防水煤(岩)柱的维护要特别严格,因为煤(岩)柱的任何一处被破坏,必将造成整个煤(岩)柱无效。
防水煤(岩)柱一经留设不得破坏,巷道必须穿过煤柱时,必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施,保护煤(岩)柱的完整性。
(8)留设防水煤(岩)柱所需的数据必须在本地区取得。
邻区或外地的数据只能参考,如果需要采用,应适当加大安全系数。
(9)防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层,否则防水岩柱将无隔水作用。
3)防水煤(岩)柱的留设
(1)煤层露头防隔水煤(岩)柱
煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设按以下公式留设,煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时:
Hf=Hk+Hb≮20m
式中:
Hf——防水煤(岩)柱高度(m);
Hk——采后垮落带高度,m;
Hb——保护层厚度,m;
根据经验公式计算垮落带高度:
Hk=(2~3)×M=(2~3)3.65=7.3~10.95m
Hk=
=
=16.52m;
M——煤层采厚;
k——冒落岩石碎胀系数,根据相关资料取1.5;
α——煤层倾角;
Hb=6M/n=6×3.65/8=2.73m;
其中:
M为煤层累计采厚3.65m(本矿井开采3层煤,累计厚度为3.65m),n为分层数。
Hk采用式
计算结果,则:
Hf=Hk+Hb=16.52+2.73≈19.25m。
故,煤层露头防隔水煤(岩)柱垂直高度取20m。
(2)河流防水(岩)煤柱
井田范围内无大的河流,在工业场地东部边界处有锅泥沟溪沟,通过矿井开拓系统图和工业场地布置图可知,该溪沟没有压煤,因此不需留设河流防水(岩)煤柱。
(3)断层两侧防水煤(岩)柱
井田范围内发育有:
矿区东部的F2正断层、矿区北东部的F3断层、矿区西部边界处的F4断层、矿区南部的F5正断层,本次设计F2、F3、F4、F5断层是矿坑突水的重大因素,必须留设断层煤柱,按下述计算公式计算煤柱宽度:
L=0.5KM
≥20m
式中:
L——断层防水煤柱宽度(m);
M——煤厚或采高,M3号煤层最大厚度为1.60m,M5号煤层最大厚度为1.90m,M9号煤层最大厚度为1.40m;
KP——煤层的抗张强度(kgf/cm2),煤块60kgf/cm2,考虑裂隙、层理、弱面等影响,KP按煤块的10%,取6kgf/cm2。
P——水头压力(kgf/cm2),P=50kgf/cm2;
K——安全系数,一般取2~5,本设计取5。
则:
M3号煤层开采时L=0.5×5×1.60×
=20.0(m)
M5号煤层开采时L=0.5×5×1.90×
=23.75(m)
M9号煤层开采时L=0.5×5×1.4×
=17.5(m)
根据本矿井煤层厚度的实际情况,由于M3、M9号煤层计算的保护煤柱宽度小于20m,M5号煤层计算的保护煤柱宽度为20m,因此在开采M3、M5、M9号煤层时,断层F2、F3、F4、F5两侧煤层各留25m防水煤柱。
(4)井田边界、相邻水平、采区边界防水煤(岩)柱的留设
本矿水文地质条件类型为简单,井田边界、相邻水平、采区边界防水煤(岩)柱可按下述公式计算隔离煤柱宽度:
L=0.5KM
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