一、防隔水煤（岩）柱留设的原则

(1)相邻矿井的分界处，必须留防隔水煤（岩）柱。矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防隔水煤（岩）柱。

(2)受水害威胁的煤矿，属下列情况之一的，必须留设防隔水煤（岩）柱。

①煤层露头风化带。

②在地表水体、含水冲积层下和水淹区临近地带。

③与强含水层间存在水力联系的断层、断裂带或强导水断层接触的煤层。

④有大量积水的老窑和采空区。

⑤导水、充水的陷落柱和岩溶洞穴。

⑥分区隔离开采边界。

⑦受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔等。

(3)煤矿各类防隔水煤（岩）柱的留设是煤矿防治水工作的重要内容之一。煤矿各类防隔水煤（岩）柱的尺寸，应根据矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩物理力学性质、开采方法及岩层移动规律等因素，具体由地测部门编制专门设计，煤矿总工程师组织有关部门审查批准。

二、防隔水煤（岩）柱留设的方法

（一）煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设

1．煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖

(6-1)

2．煤层露头被松散富含水层覆盖（图6 -1）

(6-2)

式中H防――防隔水煤（岩）柱高度，m;

H冒――采后垮落带高度，m；

H裂――垂直煤层的导永断裂带最大高度，m；

H保――保护层厚度，m。

垮落带与导水断裂带最大高度的经验公式见表6 -1。

根据式(6-1)和式(6-2)计算的值不得小于20 m。冒高（H冒）、裂高（H裂）的计算参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的相关规定，如

图6 -1 煤层露头被松散富含水层覆盖时煤柱留设示意图

表6-1垮落带与导水断裂带最大高度的经验公式

注：1．M-累计采厚，m；n一煤分层层数；m-煤层厚度，m；h-采煤工作面小阶段垂高，m；lkgf/cm²=9.8×10⁵ Pa。

2．垮落带、导水断裂带最大高度，对于缓倾斜和倾斜煤层是指从煤层顶面算起的法向高度；对于急倾斜煤层是指

从开采上限算起的垂向高度。

3．岩石抗压强度为饱和单轴极限强度。

图6-2所示。

3．防水安全煤（岩）柱的留设

留设防水煤（岩）柱的目的是不允许导水断裂带波及水体。其垂高(‰)应大于或等于导水断裂带的最大高度（Hl,）加上保护厚度（Hb）（图6-3），即

如果煤系地层无松散层覆盖（图6-4）和采深较小，则应考虑地表裂隙深度，此时

如果松散含水层为强或中等含水层，且直接与基岩接触，而基岩风化带亦含水，则应考虑基岩风化带深度( Hj。)（图6-5），此时

或将水体底界下移至基岩风化带底界面。

图6-2顶板采动裂隙示意图

4．防砂安全煤（岩）柱的留设

留设防砂安全煤（岩）柱的目的是允许导水断裂带及松散弱含水层或已疏降的松散强含水层，但不允许垮落带接近松散含水层底部。其垂高（Ha）应大于或等于垮落带的最大高度（Hm）加上保护层的厚度（Hb）（图6-6），即

Ha≥Hm+Hb

图6-3防水安全煤（岩）柱的设计

图6-4煤系地质无松散层覆盖时防水安全煤（岩）柱的设计

5．防塌安全煤（岩）柱的留设

留设防塌安全煤（岩）柱的目的是不允许导水断裂带波及松散弱含水层或已疏干的松散含水层，同时允许垮落带接近松散层底部。其垂高（Ht）应等于或接近于垮落带的最大高度（Hm）（图6-6），即

Ht≈Hm

图6-5基岩风化带含水时防水安全煤（岩）柱的设计

图6-6防砂安全煤（岩）柱的设计

在计算时要确定煤层覆岩垮落带和导水断裂带最大高度，其方法有经验公式法、现场实测法和数值模拟法等。现场实测法主要在煤矿采空区上方施工钻孔，通过观测钻孔中冲洗液漏失量和钻孔中水位变化来确定垮落带和导水断裂带高度。具体测定方法可参阅有关标准。此外，在现场运用地球物理勘探方法测定垮落带和导水断裂带发育高度，并最后用钻探实测结果校正，也是常常采用的一种实测方法。数值模拟法是用有限单元法或有限差分法等模拟确定导水断裂带的高度。经验公式法、现场实测法和数值模拟法各有优缺点，有条件的矿井可采用多种方法综合确定。

表6-2至表6-4中的经验公式适用于分层开采的情形。但近年来，由于综放开采具有高产高效的优点，因此在我国得到迅速普及。在目前尚未总结出适合综放开采的计算两带高度的经验公式，在同等条件下采用现场实测法是较好的选择。

表6-2厚煤层(00 -450)分层开采的垮落高度计算公式 m

注：∑^M为累计采厚；公式应用范围：单层采厚I -3 m，累计采厚不超过15 m；计算公式中±号项为误差。

表6-3厚煤层(0°-45°)分层开采的导水断裂带高度计算公式 m

表6-4极倾斜煤层(55°-90°)垮落带、导水断裂带高度计算公式 m

6．缓倾斜(0° -35°)、中倾斜(36° -54°)煤层安全煤柱的留设

(1)防水安全煤（岩）柱保护厚度可根据有无松散层及其中黏性土层厚度按表6-5中的数值选取。

(2)防砂安全煤（岩）柱保护厚度可按表6-6中的数值选取。

表6-5防水安全煤（岩）柱保护厚度（不适用于综放开采） m

注：A：；∑^M -累计采厚；n一分层层数。

表6-6防砂安全煤（岩）柱保护厚度 m

注：A的含义同表6-5。

7．极倾斜(550～900)煤层安全煤柱的留设

极倾斜煤层防水及防砂安全煤（岩）柱保护厚度可按表6-7中的数值选取。

表6-7极倾斜煤层防水及防砂安全煤（岩）柱保护厚度 m

注：a-松散层底部黏性土层大于累计采厚；

b-松散层底部黏性土层小于累计采厚；

c-松散层全厚为小于累计采厚的黏性土层；

d一松散层底部无黏性土层。

（二）含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设

含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设（图6-7）可参照以下经验公式计算：

式中 L-煤（岩）柱留设的宽度，m；

K一安全系数，一般取2-5；

M一煤层厚度或采高，m；

P-水头压力，kgf/cm²，1 kgf/cm² =9.8 x10⁵ Pa;

Kp――煤的抗张强度，kgf/cm²。

煤的抗张强度Kp应当通过原位水压测试而定。目前国内各矿采用的峰值大多在0.2~1.4 MPa之间。

图6-7含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设示意图

（三）煤层与强含水层或导水断层接触并局部被覆盖时（图6-8）防隔水煤（岩）柱的留设

(1)当含水层顶面高于最高导水断裂带上限时，防水煤（岩）柱可按图6- 8a和图6 -8b所示留设。计算公式为

(6-3)

图6-8煤层与强含水层或导水断层接触并局部被覆盖时防隔水煤（岩）柱留设示意图

(2)最高断裂带上限高于断层上盘含水层时，防隔水煤（岩）柱按图6-8c所示留 设。计算公式为

(6-4)

式中 L-防隔水煤（岩）柱宽度，m；

L1、L2、L3-分段宽度，m；

H裂――最大导水断裂带高度，m；

0-断层倾角，(o)；

α――岩层塌陷角，(o)；

M――断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度，m；

H安-导水断裂带至含水层间防隔水岩柱的厚度，m。

H安值应根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压与防隔水煤（岩）柱厚度的比值( Ts= P/M)，并将各点之值标到以t=P/M为横轴，以埋藏深度Ho (m)为纵轴的坐标纸上，找出t的安全临界线（图6-9）。

H安值也可以按下式计算：

式中P――防隔水煤（岩）柱所承受的静水压力，kgf/cm2：

Ts――突水系数（煤层底板单位隔水层厚度所承受的水压力）；

图6-9 Ts的安全临界线 10――保护带厚度，一般取10 m。

本矿区如无实际突水系数，可参考其他矿区资料（表6-8），但选用时必须综合考虑隔水层的岩性、物理力学性质、巷道跨度或工作面的空顶距、采煤方法和顶板控制方法等因素。

表6-8某些矿区临界突水系数

（四）在煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤（岩）柱的留设（图6 - lO）主要应考虑如下两个方向上的压力：

图6 -10煤层位于含水层上方且断层又导水的防隔水煤（岩）柱的留设示意图

(1)煤层底部隔水层能否抵抗下部含水层水的压力。

(2)断层水在顺煤层方向上的压力。

当考虑底部压力时，应使煤层底板到断层面之间的最小距离（垂距）大于安全煤（岩）柱的高度（如）的计算值，并不得小于20 m。计算公式为

 

式中α――断层倾角，(°)。

其余同前。

当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，按含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留

设公式计算煤（岩）柱宽度。

根据以上两种方法计算得到结果，取用较大的数字，但仍不得小于20 m。

如果断层不导水，则防水煤（岩）柱的留设使（在垂直于断层走向的剖面上）含水

层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离大于安全煤（岩）柱的高度H安即可（图

6 -11），但仍不得小于20 m。

（五）在水淹区或老窖积水区下采掘时，隔水煤（岩）柱的留设

(2)水文地质复杂型到极复杂型的矿井，应根据煤层赋存条件、地质构造、静水压力、开采上覆岩层移动角、导水断裂带高度等因素确定。

①多煤层开采，当上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后的导水断裂带高度时，下层煤的边界防隔水煤（岩）柱，应根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算

（图6 -12a）。

②当上、下两层煤之间的垂距大于下煤层开采后的导水断裂带高度时，上、下煤层的防隔水煤（岩）柱可分别留设（图6 -12b）。

导水断裂带上限岩柱宽度L岩可采用下式计算：

图6 -13以断层为边界的井田的边界防隔水煤（岩）柱的留设示意图

式中v――水压与岩柱宽度的比值，可取1。

（九）以断层为界的井田的边界防隔水煤（岩）柱的留设

以断层为界的井田，其边界防隔水岩柱可参照断层煤柱留设，但必须考虑井田另一侧煤层的情况，以不破坏另一侧所留煤（岩）柱为原则（除参照断层煤柱的留设外，尚可参考图6 -13）。

注意：各类防隔水煤（岩）柱一经确定，不得随意变动，严禁在各类防隔水煤（岩）柱中进行采掘活动。