[发明专利]一种安全开采保水煤柱的设计方法

摘要

一种安全开采保水煤柱的设计方法，包括如下步骤：水文地质资料的分析；计算二次采动时允许的最大导水裂隙高度；判别保水煤柱是否确保隔水保护层安全，如不能，则需要采用充填开采，并反演计算充填率η；进行采动裂隙渗流的安全性分析，确定采动裂隙不会贯通含水层。本发明简单准确，在确保工作面安全生产前提下，提高保水煤柱的开采上限，提高煤炭的回收率，保护矿区的水资源，合理利用了矿区的固体废弃物，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种安全开采保水煤柱的设计方法，包括如下步骤：水文地质资料的分析；计算二次采动时允许的最大导水裂隙高度；判别开采后保水煤柱(4)是否确保隔水保护层(2)安全，如不能，则需要采用充填开采，并反演计算充填率η；进行采动裂隙渗流的安全性分析，确定采动裂隙不会贯通含水层(1)；具体步骤如下：a.对矿区留设保水煤柱的采区矿井水文地质资料和岩层移动资料进行系统分析，确定煤层上方含水层(1)的位置H_z；分析清楚含水层(1)与煤层之间隔水保护层(2)的结构特征和隔水性能，确定最小隔水保护层(2)厚度H_bmin；测定原有开采的导水裂隙带(3)的高度H_c；b.计算开采保水煤柱(4)时，二次采动允许的最大导水裂隙的高度H_dmax，计算公式为：H_dmax＝H_Z‑H_bmin计算采用垮落式开采全高回收保水煤柱(4)时，二次采动导水裂隙带(6)高度H_d，计算公式为：式中，M为采高；c.判别采用垮落式开采全高回收保水煤柱(4)，是否确保隔水保护层(2)安全，即H_d要小于等于H_dmax，上式成立，则可采用垮落式全高开采；上式不成立，则需要用充填开采回收保水煤柱(4)；d.计算充填采煤的充填率η，该充填开采的等价采高为M'＝(1‑η)M则可由下式反演出η，计算公式为：e.布置充填采煤工作面回收保水煤柱(4)确保采空区充填率不低于η；f.重复步骤a—e，完成第二个、第三个、……、直至最后一个工作面的开采。