贵州绿洲红城能源投资有限公司 xxx煤矿矿井防治水设计
7、井下配备了小水泵，用以排除巷道积水，确保良好的劳动环境。 （二）防治水煤(岩)柱的留设 1、防水煤（岩）柱的种类
由于井田C12煤层有较好的隔水层，各含水层之间的垂直水力联系通道不畅通，含水层的裂隙发育情况以及含水层的水力补给情况不明显，主要水患来自周边老窑采空积水，因此防水煤（岩）柱的留设尤为重要，根据该矿的实际情况，设计需要留设的防水煤（岩）柱主要有以下几种：
（1）断层两侧或四周留设防水煤（岩）柱； （2）煤层露头防水煤（岩）柱； （3）采空区防水煤（岩）柱； （4）井田边界防水煤（岩）柱；
（5）井筒、大巷、下山等主要巷道防隔水煤（岩）柱 （6）地面水体、建筑物保护煤柱。 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（疏放或注浆很不经济时）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，以提高资源利用率。
为了多采煤炭，充分利用资源，也可以用采后充填，疏水降压、改造含水层（充填岩溶裂隙）等方法，消除突水威胁，创造少留煤柱的条件。
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、围岩的物理力学特性、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、支护方式等人为因素相适应。
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在多煤层块段，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，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）柱必须满足各留设煤（岩）柱的条件。
- 14 -
贵州绿洲红城能源投资有限公司 xxx煤矿矿井防治水设计
⑦对防水煤（岩）柱的维护要特别严格，因为煤（岩）柱任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱无效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，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措施，保护煤（岩）柱的完整性。
⑧留设防水煤在（岩）柱需要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层或裂隙不发育、含水层极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。
2、防水煤（岩）柱的留设 （1）断层防水煤（岩）柱的留设
断层破坏了岩层的完整性，常常成为含水层间的联系通道。断层的某一区段是否导水、导水性强弱等情况取决于断层两侧岩层的接触关系、含水层的水压以及采矿活动对断层的重复破坏作用。
（2）含水或导水断层防隔水煤柱的留设
煤层直接和富含水层、导水断层接触，顶底板无突水可能，即煤柱主要是顺层受压时，可参照下述公式计算煤柱宽度：
L＝0.5KM3P/KP 式中：
L——顺层防水煤柱宽度（m）；
M——煤厚或采高，C12号煤层的平均厚度分别为1.10m, C8号煤层的平均厚度分别为1.6m；
KP——煤的抗张强度（kgf/cm2），KP取8kgf/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3。
C12煤层开采时L＝0.5×5×1.10×3?50/8＝11.90（m） C8煤层开采时L＝0.5×5×1.60×3?50/8＝17.32（m）
根据上述计算，并结合实际情况，含水或导水断层两侧C12煤层两侧各留设20m防水煤柱。
（3）井田边界煤（岩）柱的留设
井田边界煤柱可参照下述公式计算煤柱宽度：
- 15 -
贵州绿洲红城能源投资有限公司 xxx煤矿矿井防治水设计
L＝0.5KM3P/KP 式中：
L——顺层防水煤柱宽度（m）；
M——煤厚或采高，C12号煤层的平均厚度分别为1.10m, C8号煤层的平均厚度分别为1.6m；
KP——煤的抗张强度（kgf/cm2），KP取8kgf/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3。
C12煤层开采时L＝0.5×5×1.10×3?50/8＝11.90（m） C8煤层开采时L＝0.5×5×1.60×3?50/8＝17.32（m） 根据上述计算，并结合实际情况，井田边界煤柱留设20m防水煤柱。 （4）煤层露头防水煤（岩）柱 H防=H裂+ 式中：
H防-----防水煤（岩）柱高度（m）
H裂-----垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m） H保-----保护层厚度（m）；
C12煤层露头防隔水煤柱为：H=（100×1.1）/10.3+3.5+2=6.96m C8煤层露头防隔水煤柱为：H=（100×1.6）/10.3+3.5+2=10.13m
根据上述计算，并结合实际情况，C12、C8煤层煤层露头防隔水煤柱为20m。 （5）采空区防水煤（岩）柱；
①在采空区或老空积水区下开采时，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍，经计算为：10×2.2=22m。（巷道最大高度为2.2m）
②采空区或老空积水区下同一煤层中进行开采时，若采空区或老空积水区的界线已基本查明，隔水煤柱的尺寸应按含水或导水断层防隔水煤柱的留设要求留设。
故采空区防水煤（岩）柱按22m留设，计算详见 断层防水煤（岩）柱的留设。 ③在采空区或老窑积水区下的煤层进行回采时，防水煤（岩）柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。故采空区防水煤（岩）柱按30m留设，计算详见煤层露头防水煤（岩）柱。
- 16 -
H保≮20m
贵州绿洲红城能源投资有限公司 xxx煤矿矿井防治水设计
根据上述计算，并结合实际情况，采空区边界留设35m的防水煤（岩）柱。 （6）井筒隔水煤柱
结合该矿的实际情况，设计井筒两侧各留设20m防水煤柱。 （7）地面水体、建筑物保护煤柱
矿区内有村寨，其保安煤柱留设原则：首先在地形图上均以边界外推划出20m围护带，然后按煤层倾向向下方向移动角65°、向上方向按70°移动角投影到煤层上圈定压覆面积，然后计算煤柱。
地面没有重点保护的建筑物、公路，无需留设保护煤柱。矿井矿区范围内没有地表水体，无需留设地表水体保护煤柱。
各种煤（岩）柱尺寸表
序号 1 2 3 4 5 名称 断层防水煤（岩）柱 井田边界煤（岩）柱 煤层露头防水煤（岩）柱 采空区防水煤（岩）柱 井筒 5、7、8、11、12 20m 20m 20m 20m 20m 三、区域、局部探放水措施及设备 （一）探放水原则 1、探放水原则
采掘工作必须执行“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，根据矿井的具体条件，遇到下列情况之一时，必须探水：
（1）接近不明井巷、老空时；
（2）接近含水层、导水层和裂隙带等时； （3）接近未封闭、可能突水的钻孔时； （4）采动影响范围内有隔水岩柱厚度不清时；
- 17 -
贵州绿洲红城能源投资有限公司 xxx煤矿矿井防治水设计
（5）接近水文地质条件复杂地段、情况不明时；采、掘工程接近其它可能突水地段时。
总之，矿井必须作好水害分析预报，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则。在探水前，必须编制探放水设计。
2、探放水方法的确定 （1）探水线的确定 ①老空的探水线
对开采所造成的老空、老巷、水窝等积水区，其边界位置准确，水压不超过1MPa，探水线至积水区的最小距离：在煤层中不得少于30m，在岩层中不得少于20m。
在巷道掘进特别是靠近采空区、褶曲、断层、陷落柱等构造时，应切实加强探放水工作，对积水区，虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置时，探水线至推断的积水区边界的最小距离不得小于60m。
对没有图纸资料可查的老窑，根据已了解到的小窑开采最低水平，作为预测的可疑区，探水线至推断的积水区边界的最小距离不得小于100m。
②井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水。探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离不得小于25m，水压大于2MPa时应按每增加0.1MPa增加0.5～1m。
（2）警戒线
沿探水线外推60～150m为警戒线。 （3）探放水钻孔布置
1）超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定 超前距：按以下公式计算 α=0.5AL3P/KP 式中：
α—超前距，m；
A—安全系数，一般取2～5，本设计取4； L—巷道宽度（宽或高取大者），为4.0m； KP—煤的抗张强度（kgf/cm2），KP取10kgf/cm2； P—水头压力（kgf/cm2），P=40kgf/cm2。 则：α=0.5×4×4×3?40/10=27.71（m） 因此，超前距为30m。
- 18 -