許大會 李濤（通化礦業(yè)集團公司道清煤礦，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

許大會 李濤（通化礦業(yè)集團公司道清煤礦，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)內存在自然發(fā)火、瓦斯、水等危險源。為了確保安全投產，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)聯通，道清煤礦決定留設保護隔離煤柱的方式隔離采空區(qū)，保證安全生產。

煤柱留設；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）主力礦井之一。井田位于白山市渾江區(qū)六道江鎮(zhèn)境內，北斜井現為兩個生產采區(qū)：西翼復采區(qū)、中央石門區(qū)，一個準備區(qū)即-200/-400六道江三區(qū)，該區(qū)水文地質類型中等，地質類型為復雜型。

六道江三區(qū)可采煤層為3下、4、5、6四個層，煤層厚度根據準備期間巷道實際揭露及井下補充鉆探證實，5#、6#煤層為安全經濟型，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 設計依據

根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》附錄六（以下簡稱《三下開采規(guī)程》）進行開采后防水安全煤柱留設方法、導水裂隙帶高度計算及保護層厚度計算。

3 導水裂隙帶高度計算及保護層厚度計算

（1）煤層覆巖性質確定

煤層覆巖性質是留設煤柱過程中計算的依據，因此，應首先確定對礦井煤層覆巖性質。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行了局部測定，即《道清煤礦煤巖基礎數據測定與煤層頂板分類（六道江三區(qū)）》，如表1所示。由于沒有其它數據資料支持，只能按表1的數據對覆巖巖性進行分類。

根據表1中數據，按式（1）計算結果為35.99MPa，根據《三下規(guī)程》附表6-1中覆巖單向抗壓強度在20-40MPa之間的砂巖、泥質砂巖、砂質頁巖為中硬巖性。因此煤系巖層巖性應為中硬。

表1 道清煤礦煤巖基礎數據測定表

（2）裂隙帶高度計算

①根據《三下規(guī)程》中水體下采煤的安全煤巖柱設計方法中傾斜（36°～54°）附表6-2中的厚煤層分層開采的導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）進行計算：

經計算，煤層開采后產生的最大裂隙帶高度為59m，由于現場缺少對裂隙帶高度的實測數據，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數據資料，而且沒有查到類似條件下的礦區(qū)數據，因此根據《三下規(guī)程》附表5-3來確定覆巖的移動角。由該表可知，覆巖單向抗壓強度35.6MPa處于30～60MPa之間，應為中硬巖層。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的依據。據此，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 隔離煤柱的留設方法

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

煤層煤柱留設

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裂隙帶不導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 結語

北斜井六道江-200/-400三區(qū)現已回采結束，采區(qū)巷道掘送至煤柱附近時調整巷道布置，很好的保護了煤柱。通過巷道掘送和回采情況看此次煤柱留設設計合理，開采區(qū)域沒有受采空區(qū)的影響，不與上部老空區(qū)聯通，保證了安全生產。