一、防隔水煤（巖）柱留設的原則

(1)相鄰礦井的分界處，必須留防隔水煤（巖）柱。礦井以斷層分界時，必須在斷層兩側留有防隔水煤（巖）柱。

(2)受水害威脅的煤礦，屬下列情況之一的，必須留設防隔水煤（巖）柱。

①煤層露頭風化帶。

②在地表水體、含水沖積層下和水淹區臨近地帶。

③與強含水層間存在水力聯系的斷層、斷裂帶或強導水斷層接觸的煤層。

④有大量積水的老窯和采空區。

⑤導水、充水的陷落柱和巖溶洞穴。

⑥分區隔離開采邊界。

⑦受保護的觀測孔、注漿孔和電纜孔等。

(3)煤礦各類防隔水煤（巖）柱的留設是煤礦防治水工作的重要內容之一。煤礦各類防隔水煤（巖）柱的尺寸，應根據礦井的地質構造、水文地質條件、煤層賦存條件、圍巖物理力學性質、開采方法及巖層移動規律等因素，具體由地測部門編制專門設計，煤礦總工程師組織有關部門審查批準。

二、防隔水煤（巖）柱留設的方法

（一）煤層露頭防隔水煤（巖）柱的留設

1．煤層露頭無覆蓋或被黏土類微透水松散層覆蓋

(6-1)

2．煤層露頭被松散富含水層覆蓋（圖6 -1）

(6-2)

式中H防――防隔水煤（巖）柱高度，m;

H冒――采后垮落帶高度，m；

H裂――垂直煤層的導永斷裂帶最大高度，m；

H保――保護層厚度，m。

垮落帶與導水斷裂帶最大高度的經驗公式見表6 -1。

根據式(6-1)和式(6-2)計算的值不得小于20 m。冒高（H冒）、裂高（H裂）的計算參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》的相關規定，如

圖6 -1 煤層露頭被松散富含水層覆蓋時煤柱留設示意圖

表6-1垮落帶與導水斷裂帶最大高度的經驗公式

注：1．M-累計采厚，m；n一煤分層層數；m-煤層厚度，m；h-采煤工作面小階段垂高，m；lkgf/cm²=9.8×10⁵ Pa。

2．垮落帶、導水斷裂帶最大高度，對于緩傾斜和傾斜煤層是指從煤層頂面算起的法向高度；對于急傾斜煤層是指

從開采上限算起的垂向高度。

3．巖石抗壓強度為飽和單軸極限強度。

圖6-2所示。

3．防水安全煤（巖）柱的留設

留設防水煤（巖）柱的目的是不允許導水斷裂帶波及水體。其垂高(‰)應大于或等于導水斷裂帶的最大高度（Hl,）加上保護厚度（Hb）（圖6-3），即

如果煤系地層無松散層覆蓋（圖6-4）和采深較小，則應考慮地表裂隙深度，此時

如果松散含水層為強或中等含水層，且直接與基巖接觸，而基巖風化帶亦含水，則應考慮基巖風化帶深度( Hj。)（圖6-5），此時

或將水體底界下移至基巖風化帶底界面。

圖6-2頂板采動裂隙示意圖

4．防砂安全煤（巖）柱的留設

留設防砂安全煤（巖）柱的目的是允許導水斷裂帶及松散弱含水層或已疏降的松散強含水層，但不允許垮落帶接近松散含水層底部。其垂高（Ha）應大于或等于垮落帶的最大高度（Hm）加上保護層的厚度（Hb）（圖6-6），即

Ha≥Hm+Hb

圖6-3防水安全煤（巖）柱的設計

圖6-4煤系地質無松散層覆蓋時防水安全煤（巖）柱的設計

5．防塌安全煤（巖）柱的留設

留設防塌安全煤（巖）柱的目的是不允許導水斷裂帶波及松散弱含水層或已疏干的松散含水層，同時允許垮落帶接近松散層底部。其垂高（Ht）應等于或接近于垮落帶的最大高度（Hm）（圖6-6），即

Ht≈Hm

圖6-5基巖風化帶含水時防水安全煤（巖）柱的設計

圖6-6防砂安全煤（巖）柱的設計

在計算時要確定煤層覆巖垮落帶和導水斷裂帶最大高度，其方法有經驗公式法、現場實測法和數值模擬法等。現場實測法主要在煤礦采空區上方施工鉆孔，通過觀測鉆孔中沖洗液漏失量和鉆孔中水位變化來確定垮落帶和導水斷裂帶高度。具體測定方法可參閱有關標準。此外，在現場運用地球物理勘探方法測定垮落帶和導水斷裂帶發育高度，并最后用鉆探實測結果校正，也是常常采用的一種實測方法。數值模擬法是用有限單元法或有限差分法等模擬確定導水斷裂帶的高度。經驗公式法、現場實測法和數值模擬法各有優缺點，有條件的礦井可采用多種方法綜合確定。

表6-2至表6-4中的經驗公式適用于分層開采的情形。但近年來，由于綜放開采具有高產高效的優點，因此在我國得到迅速普及。在目前尚未總結出適合綜放開采的計算兩帶高度的經驗公式，在同等條件下采用現場實測法是較好的選擇。

表6-2厚煤層(00 -450)分層開采的垮落高度計算公式 m

注：∑^M為累計采厚；公式應用范圍：單層采厚I -3 m，累計采厚不超過15 m；計算公式中±號項為誤差。

表6-3厚煤層(0°-45°)分層開采的導水斷裂帶高度計算公式 m

表6-4極傾斜煤層(55°-90°)垮落帶、導水斷裂帶高度計算公式 m

6．緩傾斜(0° -35°)、中傾斜(36° -54°)煤層安全煤柱的留設

(1)防水安全煤（巖）柱保護厚度可根據有無松散層及其中黏性土層厚度按表6-5中的數值選取。

(2)防砂安全煤（巖）柱保護厚度可按表6-6中的數值選取。

表6-5防水安全煤（巖）柱保護厚度（不適用于綜放開采） m

注：A：；∑^M -累計采厚；n一分層層數。

表6-6防砂安全煤（巖）柱保護厚度 m

注：A的含義同表6-5。

7．極傾斜(550～900)煤層安全煤柱的留設

極傾斜煤層防水及防砂安全煤（巖）柱保護厚度可按表6-7中的數值選取。

表6-7極傾斜煤層防水及防砂安全煤（巖）柱保護厚度 m

注：a-松散層底部黏性土層大于累計采厚；

b-松散層底部黏性土層小于累計采厚；

c-松散層全厚為小于累計采厚的黏性土層；

d一松散層底部無黏性土層。

（二）含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱的留設

含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱的留設（圖6-7）可參照以下經驗公式計算：

式中 L-煤（巖）柱留設的寬度，m；

K一安全系數，一般取2-5；

M一煤層厚度或采高，m；

P-水頭壓力，kgf/cm²，1 kgf/cm² =9.8 x10⁵ Pa;

Kp――煤的抗張強度，kgf/cm²。

煤的抗張強度Kp應當通過原位水壓測試而定。目前國內各礦采用的峰值大多在0.2~1.4 MPa之間。

圖6-7含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱的留設示意圖

（三）煤層與強含水層或導水斷層接觸并局部被覆蓋時（圖6-8）防隔水煤（巖）柱的留設

(1)當含水層頂面高于最高導水斷裂帶上限時，防水煤（巖）柱可按圖6- 8a和圖6 -8b所示留設。計算公式為

(6-3)

圖6-8煤層與強含水層或導水斷層接觸并局部被覆蓋時防隔水煤（巖）柱留設示意圖

(2)最高斷裂帶上限高于斷層上盤含水層時，防隔水煤（巖）柱按圖6-8c所示留 設。計算公式為

(6-4)

式中 L-防隔水煤（巖）柱寬度，m；

L1、L2、L3-分段寬度，m；

H裂――最大導水斷裂帶高度，m；

0-斷層傾角，(o)；

α――巖層塌陷角，(o)；

M――斷層上盤含水層層面高出下盤煤層底板的高度，m；

H安-導水斷裂帶至含水層間防隔水巖柱的厚度，m。

H安值應根據礦井實際觀測資料來確定，即通過總結本礦區在斷層附近開采時發生突水和安全開采的地質、水文地質資料，計算其水壓與防隔水煤（巖）柱厚度的比值( Ts= P/M)，并將各點之值標到以t=P/M為橫軸，以埋藏深度Ho (m)為縱軸的坐標紙上，找出t的安全臨界線（圖6-9）。

H安值也可以按下式計算：

式中P――防隔水煤（巖）柱所承受的靜水壓力，kgf/cm2：

Ts――突水系數（煤層底板單位隔水層厚度所承受的水壓力）；

圖6-9 Ts的安全臨界線 10――保護帶厚度，一般取10 m。

本礦區如無實際突水系數，可參考其他礦區資料（表6-8），但選用時必須綜合考慮隔水層的巖性、物理力學性質、巷道跨度或工作面的空頂距、采煤方法和頂板控制方法等因素。

表6-8某些礦區臨界突水系數

（四）在煤層位于含水層上方且斷層導水時防隔水煤（巖）柱的留設（圖6 - lO）主要應考慮如下兩個方向上的壓力：

圖6 -10煤層位于含水層上方且斷層又導水的防隔水煤（巖）柱的留設示意圖

(1)煤層底部隔水層能否抵抗下部含水層水的壓力。

(2)斷層水在順煤層方向上的壓力。

當考慮底部壓力時，應使煤層底板到斷層面之間的最小距離（垂距）大于安全煤（巖）柱的高度（如）的計算值，并不得小于20 m。計算公式為

 

式中α――斷層傾角，(°)。

其余同前。

當考慮斷層水在順煤層方向上的壓力時，按含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱的留

設公式計算煤（巖）柱寬度。

根據以上兩種方法計算得到結果，取用較大的數字，但仍不得小于20 m。

如果斷層不導水，則防水煤（巖）柱的留設使（在垂直于斷層走向的剖面上）含水

層頂面與斷層面交點至煤層底板間的最小距離大于安全煤（巖）柱的高度H安即可（圖

6 -11），但仍不得小于20 m。

（五）在水淹區或老窖積水區下采掘時，隔水煤（巖）柱的留設

(2)水文地質復雜型到極復雜型的礦井，應根據煤層賦存條件、地質構造、靜水壓力、開采上覆巖層移動角、導水斷裂帶高度等因素確定。

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斷裂帶高度時，下層煤的邊界防隔水煤（巖）柱，應根據最上一層煤的巖層移動角和煤層間距向下推算

（圖6 -12a）。

②當上、下兩層煤之間的垂距大于下煤層開采后的導水斷裂帶高度時，上、下煤層的防隔水煤（巖）柱可分別留設（圖6 -12b）。

導水斷裂帶上限巖柱寬度L巖可采用下式計算：

圖6 -13以斷層為邊界的井田的邊界防隔水煤（巖）柱的留設示意圖

式中v――水壓與巖柱寬度的比值，可取1。

（九）以斷層為界的井田的邊界防隔水煤（巖）柱的留設

以斷層為界的井田，其邊界防隔水巖柱可參照斷層煤柱留設，但必須考慮井田另一側煤層的情況，以不破壞另一側所留煤（巖）柱為原則（除參照斷層煤柱的留設外，尚可參考圖6 -13）。

注意：各類防隔水煤（巖）柱一經確定，不得隨意變動，嚴禁在各類防隔水煤（巖）柱中進行采掘活動。