【文章內(nèi)容簡介】 雜型到極復雜型的礦井，應當根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、靜水壓力、開采上覆巖層移動角、導水裂縫帶高度等因素確定。1）多煤層開采，當上、下兩層煤的層間距小于下層煤開采后的導水裂縫帶高度時，下層煤的邊界防隔水煤（巖）柱，應當根據(jù)最上一層煤的巖層移動角和煤層間距向下推算（見圖201a）。2）當上、下兩層煤之間的垂距大于下煤層開采后的導水裂縫帶高度時，上、下煤層的防隔水煤（巖）柱，可分別設計（見圖201b）。 Hli—導水裂縫帶上限。Ｈ１、Ｈ２、Ｈ3—各煤層底板以上的靜水位高度；γ—上山巖層移動角；β—下山巖層移動角；Ｌy、Ｌ１y、Ｌ２y—導水裂縫帶上限巖柱寬度；Ｌ１—上層煤防水煤柱寬度；Ｌ2,Ｌ3—下層煤防水煤柱寬度圖201 多煤層地區(qū)邊界防隔水煤（巖）柱設計導水裂縫帶上限巖柱寬度Ｌy的計算，可采用下列公式： ≥20 m (201)式中:Ly—導水裂縫帶上限巖柱寬度,m。 H —煤層底板以上的靜水位高度，m。 Hli—導水裂縫帶最大值，m；Ts—水壓與巖柱寬度的比值，可?。?。(二十一)以斷層為界的井田防隔水煤（巖）柱的設計以斷層為界的井田，其邊界防隔水煤（巖）柱可參照斷層煤柱設計，但應當考慮井田另一側(cè)煤層的情況，以不破壞另一側(cè)所留煤（巖）柱為原則（除參照斷層煤柱的設計外，尚可參考圖211所示的例圖）。L煤柱寬度；Ls,Lx上、下煤層的煤柱寬度；Ly導水裂縫帶上限巖柱寬度；Ha、Has、Hax安全防水巖柱厚度；Hli導水裂縫帶上限；p—底板隔水層承受的水頭壓力圖211 以斷層分界的井田防隔水煤（巖）柱設計 (二十二)水體上采煤防水安全煤巖柱的設計設計防水安全煤巖柱的原則是，不允許底板采動導水破壞帶波及水體，或與承壓水導升帶溝通。因此，設計的底板防水安全煤巖柱厚度(ha)應大于或等于導水破壞帶(h1)和阻水帶厚度(h2)之和(附圖221a)，即：ha≥h1+ h2 (221)如果底板含水層上部存在承壓水導升帶(h3)時，則底板安全煤巖柱厚度(ha) 應大于或等于導水破壞帶(h1)、阻水帶厚度(h2)及承壓水導升帶(h3)之和(附圖221b)，此時ha≥h1+ h2 + h3 (222)如果底板含水層頂部存在被泥質(zhì)物充填的厚度穩(wěn)定的隔水帶時，則充填隔水帶厚度(h4)可以作為底板防水安全巖柱厚度(ha)的組成部分，則ha≥h1+ h2 + h4 (223)圖221 底板防水安全煤巖柱設計示意圖a—無導升帶的正常底板條件；b—存在導升帶；c—底板含水層頂部存在充填隔水帶(二十三)底板采動導水破壞帶深度(h1)的計算1統(tǒng)計公式法底板采動導水破壞帶深度可通過現(xiàn)場觀測獲得。我國煤礦的觀測結(jié)果表明，底板采動破壞程度主要取決于工作面的礦壓作用，其影響因素有開采深度、煤層傾角、煤層開采厚度、工作面長度、開采方法和頂板管理方法等。其次是底板巖層的抗破壞能力，包括巖石強度、巖層組合及巖石裂縫發(fā)育狀況等。表231中僅列出與底板采動破壞深度關系最密切的工作面斜長、采深、采厚和傾角等因素的實測參數(shù)，其統(tǒng)計范圍工作面斜長30～200m，采深100～1000m，傾角4176?！?0176。，～(分層開采總厚度＜10m)。采用回歸分析，只考慮工作面斜長，得出下述統(tǒng)計公式：h1=+ (231)h1= (232)式中：h1—底板采動導水破壞帶深度，m； L—壁式工作面斜長，m。若考慮采深、傾角和工作面斜長，則可得下述統(tǒng)計公式： h1=++ (233)式中：H—開采深度，m；α—煤層傾角，176?！?理論計算法應用斷裂力學及塑性力學理論，可得到下列公式：h1=(234) (235)表231 實測工作面底板采動導水破壞帶深度序號工作面地點采深H(m)傾角α(176。)采高M(m)工作面斜長L(m)破壞帶深度h1(m)備注1邯鄲王鳳礦1930面103～13216～2080102邯鄲王鳳礦1830面12315706～83邯鄲王鳳礦1951面123151004峰峰二礦2701面14516120145峰峰三礦3707面13015135＞106峰峰四礦4804904面12100+100協(xié)調(diào)面開采7肥城曹莊礦9023面132～1641895～10598肥城白莊礦7406面225～24960～140～9淄博雙溝礦1021028面278～29660+70對拉面開采10澄合二礦22510面30081001011韓城馬溝渠礦1100面230101201312鶴壁三礦128面230263～418020采2分層破壞達24m13邢臺礦7802面234～284416014邢臺礦7607窄面310～33046015邢臺礦7607寬面310～330410016淮南新莊孜礦4303面3102612817井陘三礦5701面2271230斷層破壞帶深度＜7m18井陘一礦4707小面350～4509348分層采厚4m，破壞深度約6m19井陘一礦4707大面350～450945采一分層20開灤趙各莊礦1237面9002620027包括頂部煤8m煤折合巖石底板約23m21開灤趙各莊礦2137面10002620038含8m煤且底板原生裂隙發(fā)育22新汶華豐礦41303面480～5603012013式中：γ—底板巖體平均容重，MN/m3；H—采深，m；L—壁式工作面斜長，m；Rc—巖體抗壓強度，MPa；φ0—底板巖體內(nèi)摩擦角，176。(二十四)底板阻水帶厚度(h2)的計算1試驗法阻水系數(shù)是在現(xiàn)場用鉆孔水力壓裂法實測的表示單位底板隔水巖層平均阻水能力的系數(shù)，可用下式表示： (241)式中：Z—阻水系數(shù)，MPa/m；R—裂縫擴展半徑，一般取40～50m；Pb—巖體破裂壓力，與地應力和巖體抗拉強度有關。采用公式242計算。 (242)式中：Pb—使巖體破裂時的臨界水壓力，MPa；σh—作用于巖體的最小水平主應力，MPa； σH—作用于巖體的最大水平主應力，MPa；T—巖體的抗拉強度，MPa；P0—巖體孔隙中的水壓力，MPa。阻水帶厚度等于作用在底板上的水壓力(P)除以阻水系數(shù)(Z)，即 h2=P/Z (243)我國部分礦區(qū)用鉆孔水力壓裂試驗實測的各類巖層的阻水系數(shù)資料列入表24表242中。由表中資料可知：不同巖層阻水系數(shù)一般是：中、～ MPa/m、～；斷層帶因其中充填物性質(zhì)及膠結(jié)或密實程度不同，其阻水能力變化很大，按弱強度充填物考慮，～。2理論計算法表241 鉆孔水力壓裂試驗底板巖層阻水系數(shù)資料試驗地點巖性試驗序號破裂壓力(Pb)(MPa)阻水系數(shù)(Z) (MPa/m)平均阻水系數(shù)(Zc) (MPa/m)備注開灤趙各莊礦井下五道巷，取樣深度434m中粒砂巖1現(xiàn)場鉆孔水力壓裂試驗，破裂半徑R取43m2細粒砂巖12粉砂巖12泥 巖1鋁土巖1開灤趙各莊礦井下十二道巷，取樣深度1070m中粗粒砂巖1室內(nèi)三向圍壓水力壓裂試驗，取樣于開灤趙各莊礦。三向圍壓：σ1=～σ2=～σ3=～234中粒砂巖12345細粒砂巖1細砂巖12泥巖1234焦作九里山礦，取樣深度約300m石灰?guī)r1室內(nèi)三向圍壓水力壓裂試驗模擬焦作九里山礦三向圍壓：σ1=σ2=σ3=23表242鉆孔壓水串通破壞試驗底板巖層阻水系數(shù)資料試驗地點巖 性壓水孔間距(m)水壓力 (MPa)阻水系數(shù) (MPa/m)峰峰二礦砂質(zhì)頁巖(在采動破壞帶內(nèi))10＞＞峰峰三