淺談道清煤礦北斜井六道江三區(qū)隔離煤柱的留設(shè)

許大會 李濤（通化礦業(yè)集團(tuán)公司道清煤礦，吉林 白山 134301）

淺談道清煤礦北斜井六道江三區(qū)隔離煤柱的留設(shè)

許大會 李濤（通化礦業(yè)集團(tuán)公司道清煤礦，吉林 白山 134301）

道清煤礦北斜井六道江三區(qū)，由于上部采空區(qū)內(nèi)存在自然發(fā)火、瓦斯、水等危險源。為了確保安全投產(chǎn)，保證未開采區(qū)域不受采空區(qū)的影響，不與上部老空區(qū)聯(lián)通，道清煤礦決定留設(shè)保護(hù)隔離煤柱的方式隔離采空區(qū)，保證安全生產(chǎn)。

煤柱留設(shè)；裂隙帶高度；巖層移動角

1 道清煤礦概況

道清煤礦是通化礦業(yè)（集團(tuán)）主力礦井之一。井田位于白山市渾江區(qū)六道江鎮(zhèn)境內(nèi)，北斜井現(xiàn)為兩個生產(chǎn)采區(qū)：西翼復(fù)采區(qū)、中央石門區(qū)，一個準(zhǔn)備區(qū)即-200/-400六道江三區(qū)，該區(qū)水文地質(zhì)類型中等，地質(zhì)類型為復(fù)雜型。

六道江三區(qū)可采煤層為3下、4、5、6四個層，煤層厚度根據(jù)準(zhǔn)備期間巷道實際揭露及井下補充鉆探證實，5#、6#煤層為安全經(jīng)濟(jì)型，5#煤層平均厚度為3.9米，6#煤層平均厚度為2.1米。煤層平均傾角50°。

2 設(shè)計依據(jù)

根據(jù)《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》附錄六（以下簡稱《三下開采規(guī)程》）進(jìn)行開采后防水安全煤柱留設(shè)方法、導(dǎo)水裂隙帶高度計算及保護(hù)層厚度計算。

3 導(dǎo)水裂隙帶高度計算及保護(hù)層厚度計算

（1）煤層覆巖性質(zhì)確定

煤層覆巖性質(zhì)是留設(shè)煤柱過程中計算的依據(jù)，因此，應(yīng)首先確定對礦井煤層覆巖性質(zhì)。按照《三下規(guī)程》，覆巖分為三類，分別為堅硬、中硬和軟弱巖層。由于礦方對煤系覆巖只進(jìn)行了局部測定，即《道清煤礦煤巖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測定與煤層頂板分類（六道江三區(qū)）》，如表1所示。由于沒有其它數(shù)據(jù)資料支持，只能按表1的數(shù)據(jù)對覆巖巖性進(jìn)行分類。

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，按式（1）計算結(jié)果為35.99MPa，根據(jù)《三下規(guī)程》附表6-1中覆巖單向抗壓強(qiáng)度在20-40MPa之間的砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁巖為中硬巖性。因此煤系巖層巖性應(yīng)為中硬。

表1 道清煤礦煤巖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測定表

（2）裂隙帶高度計算

①根據(jù)《三下規(guī)程》中水體下采煤的安全煤巖柱設(shè)計方法中傾斜（36°～54°）附表6-2中的厚煤層分層開采的導(dǎo)水裂縫帶高度計算公式，巖性為中硬的覆巖計算公式為：

式中Hli—裂隙帶高度，m；

M—累計采厚，m。

把煤層平均采厚為6.0m代入公式（2）和（3）進(jìn)行計算：

經(jīng)計算，煤層開采后產(chǎn)生的最大裂隙帶高度為59m，由于現(xiàn)場缺少對裂隙帶高度的實測數(shù)據(jù)，為安全考慮，取裂隙帶高度為60m，其中留有1.0m的高度做為安全儲備。

（3）巖層移動角的確定

由于道清煤礦沒有巖層移動角的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，而且沒有查到類似條件下的礦區(qū)數(shù)據(jù)，因此根據(jù)《三下規(guī)程》附表5-3來確定覆巖的移動角。由該表可知，覆巖單向抗壓強(qiáng)度35.6MPa處于30～60MPa之間，應(yīng)為中硬巖層。表中給出的走向移動角δ取值范圍為70～75°，上山移動角γ取值范圍為70～75°，下山移動角取值范圍為δ-（0.6～0.7）α。

由于巖層移動角度越小，煤柱留設(shè)范圍越大，安全性越高，因此在煤柱尺寸確定過程中，選取取值范圍最小的移動角做為煤柱留設(shè)的依據(jù)。據(jù)此，巖層上山移動角γ取70°，下山移動角β考慮按式δ-（0.6～0.7）α計算得到40°，走向移動角δ取70°。

4 隔離煤柱的留設(shè)方法

按隔離煤柱的確定原則及確定的相關(guān)參數(shù)，以采區(qū)A-A'、C-C'剖面為隔離煤柱留設(shè)方法進(jìn)行說明，如A-A'、C-C'剖面圖所示。

煤層煤柱留設(shè)

解決下部煤層與上部采空區(qū)裂隙帶的不連通問題。首先煤層各點畫出60m（按計算所得裂隙帶高度為60米）長度的鉛垂直線，連接各直線的上部端點，形成煤層裂隙帶發(fā)育范圍的上部邊界線。然后以煤層采空區(qū)下部邊界為起點，按下山移動角40°畫出采空區(qū)裂隙帶下部邊界線。以該線與煤層裂隙帶上部邊界線的交點為起點，按上山移動角70°向下畫直線，該直線與煤層頂板的交點即為兩側(cè)裂隙帶不導(dǎo)通的隔離煤柱下部邊界。此點與采空區(qū)之間的距離即為煤層隔離煤柱的高度。按剖面上直線與煤層頂板的交點投點平面圖上的各點連線，即為隔離煤柱的范圍。

5 結(jié)語

北斜井六道江-200/-400三區(qū)現(xiàn)已回采結(jié)束，采區(qū)巷道掘送至煤柱附近時調(diào)整巷道布置，很好的保護(hù)了煤柱。通過巷道掘送和回采情況看此次煤柱留設(shè)設(shè)計合理，開采區(qū)域沒有受采空區(qū)的影響，不與上部老空區(qū)聯(lián)通，保證了安全生產(chǎn)。