安全煤柱

學科：煤地質學

詞目：安全煤柱

英文：safety coal block

釋文：為了礦井安全生產，防止地表河流、湖泊等地表水漏人坑道；為了井巷的兩側在沒有特殊措施時的安全等而保留的煤柱。其形狀、大小，是根據地表被保護物的形狀、重要性和煤層埋藏深度而確定的。儲量計算時，必須扣除安全煤柱。

為確保礦井安全，保障礦井安全煤柱的正常留設，不受破壞，特制定本制度。

1、安全煤柱的留設必須按《煤礦安全規程》 ^[1]  和公司有關規定進行確定。並報公司總工審批。

2、嚴禁在安全煤柱中開掘巷道，更不能開採安全煤柱。

3、在安全煤柱附近開掘巷道，必須有導線和中線控制，並且及時反映上圖；一旦發現巷道偏離中線，應及時進行糾正。

4、臨近安全煤柱邊界時，測量人員必須在巷道巷道明顯標出該點距安全煤柱邊界的距離，並報告礦總工程師。

5、一旦發現巷道進入安全煤柱，測量人員有權立即停止該掘進點的掘進工作。

6、不得以任何方式破壞安全煤柱（採下一層煤時，按塌陷角留設，不得破壞上層煤柱），如因邊界變動而有巷道等情況，必須在煤柱內充填加固。與相鄰礦井邊界煤柱，每月至少如實調查一至兩次並填寫好相關記錄，如發現問題及時報請上級審定。

7、及時填繪反映礦井實際情況和井上下對照圖和採掘工程平面圖，每月與有關單位和部門及時進行交換。

8、必須收集、調查和核對礦區、井田相鄰邊界範圍內小煤窯和廢棄的老窯情況，並在圖上標出井筒位置、範圍、開採層位、地質構造、採煤方法、採出煤量。安全隔離煤柱與大礦的空間關係，並蒐集系統完整的採掘工作平面圖及有關資料，經過分析繪製到井上下對照圖上。對已報廢的小井的圖紙和老塘積水體積等資料，必須存檔備查。

9、相鄰礦井之間，以及掘進巷道接近導水斷層或者水淹區和積水巷道下采掘時，必須留設防水隔離煤柱，留設辦法及尺寸按《礦井水文地質規程》及有關規定留設，並報局總工審批。

10、蒐集系統完整的採掘工作平面圖及有關資料，經過分析繪製好安全煤柱圖。安全煤柱圖要能體現實際有可靠的操作性，確保各安全煤柱完好及礦井安全生產。

第一條，煤礦應嚴格按照規定在立井井筒、斜井井筒、工業廣場、礦區邊界、河牀、公路、鐵路、水體及斷層下留設安全煤柱。

第二條，安全煤柱留設應嚴格依據《煤礦安全規程》、《煤炭工業礦井設計規範》、《礦井地質工作手冊》、《煤礦測量手冊》的要求：根據受保護邊界和移動角值來圈定。

第三條，礦井設計中必須按上述兩點，在立井井筒、斜井井筒、工業廣場、礦區邊界、河牀、公路、鐵路、水體及斷層下、礦井邊界留設安全煤柱；留設的安全煤柱必須繪製、標註到相應地採掘工程平面圖、井上下對照圖上。

第四條，礦井斷層較多時，根據實際情況應合理的留設斷層安全煤柱，以保證生產正常進行。

第五條，安全煤柱一經留設，嚴禁開採；如有特殊情況需開採的，必須報上級主管部門審核批准後才能開採。

斷層煤柱取30m 。井田邊界煤柱留20m，大巷之間留30m，大巷兩側留30m煤柱，斷層煤柱留30m，採空區邊界留20m。工業場地及井筒按一級保護，村莊按三級保護，按場地外沿外擴20m保護帶，再根據表土層和基岩厚度（表土移動角45^。，基岩移動角72^。）計算安全煤柱。

工業廣場安全煤柱設計：安全煤柱的設計最簡單常用的方法是垂直斷面法。相關參數：表土層移動角ψ，基岩走向移動角δ和傾向移動角，傾向移動角分上山移動角γ和下山移動角β。受護帶邊界寬度，一般取10-20m。各移動角參數的確定是根據在開採煤層塊段的走向和傾向方向上的地表佈置一連串的固定點（稱地表移動觀測站），各個固定點的距離根據開採深度而定，在煤層開採過程中，定期觀測固定點的位移，從而確定固定點在走向和傾向斷面上的移動角。走向移動角就是在煤層走向方向上的移動角，傾向移動角就是在煤層傾向方向上的移動角。成煤年代為石炭二疊紀的煤層，可採用陽泉礦區移動角的經驗參數。Ψ=45°，δ=72°，γ=72°，β=72°(α<10°)，α為煤層傾角。

煤柱尺寸的變化規律直接影響煤柱設計，實測資料及理論研究已證實，影響煤柱寬度的地質採礦因素如下：

(1)上覆岩層巖性：上覆岩層的力學性質是影響留設安全煤柱寬度的主要因素。不同礦區上覆岩層的力學性質不同，安全相同面積的地表建(構)築物所需留設的安全煤柱寬度也不相同。煤層頂底板巖性不僅影響煤柱的應力狀態和環境，而且對煤柱的強度有影響。一般説來，上覆岩層為硬岩層時較軟岩層所需留設的安全煤柱寬度小。

(2) 煤柱強度：煤柱強度不僅與煤柱的力學性質、煤柱內的弱面、頂底板巖性和煤柱側向應力等因素有關，而且與煤柱的長度、寬度和高度等因素有密切關係。

(3) 開採深度：實測資料表明，在相同的地質採礦條件下，地表移動和變形值與採深成反比，採深越大，地表變形減小，與臨界變形值相應的點相對地向盆地中央偏移，當達到一定的深度時，引起的地表變形小於建(構)築物的臨界變形值，對其不會造成有害影響。

(4) 採高：採高對上覆岩層及地表移動過程的性質有重要的影響，採高越大，地表移動和變形值也越大，移動過程劇烈，移動範圍增大，則安全煤柱寬度就越大。在一定的開採深度下，存在着採高的臨界值，而當採高小於一定的臨界值時，可以不留設安全煤柱。達到一定值時，必定會對地面造成破壞。所以，在厚煤層開採時，需採取限高等開採方法，以減小對地面建(構)築物的破壞。

(5) 煤層傾角：煤層傾角不同，上覆岩層移動形式、破壞發展過程、破壞影響分佈狀態等特徵也會不同，煤層傾角影響到安全煤柱的受力狀態和應力集中程度。隨着煤層傾角的增大，地表移動盆地向採區下山方向擴展，所需留設的安全煤柱寬度相應增大。

(1)施工前地測科必須提前標定開口位置及中線，施工單位嚴格按標定的中線進行施工作業；防治水科室必須按探放水設計進行超前探放水工作，確保巷道在開口作業時的安全。

(2)開口前按要求安設好局部通風機、接好風筒，準備好各種臨時及永久支護材料。

(3)巷道的專用電話未安裝之前，工作面不得進行開工作業。

(4)監控室必須將瓦斯傳感器、人員定位系統、廣播系統等相關監控設施設備準備並安裝到位，保證運行正常，確保作業安全 ^[2]  。

頂板錨杆施工工藝：掘進出煤(為打頂部和巷幫上部錨杆應留部分浮煤)→敲幫問頂找掉危巖→聯網→上臨時支護→用錨杆鑽機打頂板中部錨杆孔並清孔(面朝工作面)→託上鋼筋託梁→向鑽孔內放入藥卷→在錨杆尾部套上託板並擰上螺母(擰上4～5扣即可)→用錨杆頭部頂住藥卷並送入孔底→升起錨杆鑽機並用攪拌器聯接錨杆鑽機和錨杆尾部→轉動鑽機至規定時間(一般為15～30秒)→停止攪拌但保持鑽機推力至規定時間(一般為1分鐘)→用安裝器聯接錨杆鑽機和錨杆尾部→轉動錨杆鑽機擰緊螺母→安裝其它頂板錨杆。

幫錨杆施工工藝：接金屬網→上鋼筋託梁→定孔位→用鑽機鑽孔→清孔→向孔內放入藥卷→用錨杆頭部頂住藥卷送入孔底→用攪拌器聯接鑽機和錨杆尾部→轉動鑽機攪拌藥卷至規定時間(一般為15～30秒)→停止攪拌並等待至規定時間(一般為1分鐘)→用扳手擰緊螺母至擰不動為止→安裝其它幫錨杆。

錨索施工工藝：定錨索孔位→用錨索鑽機鑽孔→清孔→往孔內放入樹脂藥卷→用錨索頭部頂住樹脂藥卷並送入孔底→升起鑽機並用攪拌器聯接鑽機和錨索尾部→轉動鑽機攪拌樹脂藥卷至規定時間(一般為1分鐘)後收縮錨杆鑽機卸下攪拌器→等待15分鐘→套上託板安裝錨具→用張拉設備張拉錨索至預緊力，不低於100kN，不高於120kN→安裝防外射設施 ^[3]  。

為保證工作面現場管理及安全，頂錨杆和幫錨杆嚴禁平行作業，以防工作面現場管理混亂，且必須按要求按設計尺寸施工，保證巷道成形質量，不得欠挖，超挖不得超過150mm(不可抗拒的冒頂和片幫除外)，不得在空頂空幫下作業，嚴格控制空頂距 ^[4]  。