断层防水煤柱的合理宽度设计院别理学院专业工程力学指导教师张嘉凡评阅教师班级2008级姓名代陆学号0801010108西安科技大学二零一二年论文编号：论文题目：断层防水煤柱的合理宽度设计专业：工程力学学生：代陆指导教师：张嘉凡摘要透水作为煤矿井下的五大自然灾害之一，对煤矿的安全生产有着极大的危害。
根据大量的统计资料表明，79.5%的矿井突水都与断层有关，防水煤柱的留设作为矿井水灾预防的主要手段，其宽度的合理设计对于矿井的安全生产有着极其重要的意义。
本文对于防水煤柱的宽度设计，将其分为矿压影响区，有效隔水区以及断层影响区三个部分，分别进行宽度计算公式的推导并分别计算，较之原来的方法，多考虑了矿压影响带对于防水煤柱的影响，使其更加合理，更加安全。
关键词：断层；防水煤柱；矿压影响；屈服区；有效隔水区；断层影响No. ：Subject ：Reasonable width of the fault waterproof pillar design Specialty ： The Mechanics of EngineeringName ： Dai LuInstructor：Zhang JiafanABSTRACT：As one of the five natural disasters in the coal mine,penetration have a great harm to coal mine production safety.According to a large number of statistics,79.5% of the mine water inrush have contacts with fault.Waterproof coal pillars is a primary means of mine flood prevention,the rational design of the waterproof coal pillars' width has great significance for mine safety production.In this article, the waterproof coal pillar width design will be divided into mine pressure affected zone,effective impermeable area and the fault-affectedzone.Deduced and calculate the width of the formula Pared with the original method,Give more consideration to the influence of mine pressure affected zone on waterproof pillar,make it more reasonable and more secure.Keywords:fault; waterproof pillar; mine pressure affected; yield zone; effective confining District; fault affected zone目录目录 (1)第一章绪论............................................................................................................ - 1 -1.1国外防水煤柱宽度设计的现状.................................................................... - 2 -1.2国内防水煤柱宽度设计的现状.................................................................... - 5 -1.2.1大板裂隙理论[4] ............................................................................... - 5 -1.2.2极限平衡理论[4] ............................................................................... - 6 - 第二章防水煤柱区域的划分................................................................................. - 10 -2.1矿压影响区............................................................................................... - 10 -2.2断层影响区............................................................................................... - 11 -2.3有效隔水区............................................................................................... - 11 - 第三章矿压影响区煤柱宽度的计算 ...................................................................... - 13 -3.1地板破坏区最大深度及其位置的计算 ....................................................... - 13 -3.2当断层倾角较小时矿压影响区煤柱宽度的计算......................................... - 14 -3.3当断层倾角较大时矿压影响区煤柱宽度的计算......................................... - 16 -3.4建立力学模型求解屈服区的宽度 .............................................................. - 17 -3.5煤柱极限强度的确定 ................................................................................ - 22 - 第四章有效隔水区的宽度计算 ............................................................................. - 23 -4.1有效隔水区的宽度计算............................................................................. - 23 -4.2安全系数与失稳概率 ................................................................................ - 24 - 第五章断层防水煤柱的宽度计算.......................................................................... - 28 -5.1断层倾角较小时 ....................................................................................... - 28 -5.2断层倾角较大时 ....................................................................................... - 28 - 第六章应用实例................................................................................................... - 30 - 第七章结论.......................................................................................................... - 32 - 致谢 ...................................................................................................................... - 33 - 参考文献 ............................................................................................................... - 34 -第一章绪论最近一些年来,由于大量的开采以及使用，浅部的煤炭资源逐渐趋于枯竭,煤矿资源的开采被迫不断向深部延伸,深部的煤矿开采导致煤矿突水事故的发生频率越来越高。
透水作为煤矿井下的五大自然灾害之一，对煤矿的安全生产有着极其严重危害。
矿井突水资料统计分析表明:煤矿采场工作面底板突水事故的79.5%发生在具有断层等构造缺陷的底板中。
[1]目前,对于导水断层水的防治主要是根据断层富水性、规模、宽度以及其它情况采取一些比较有针对性的措施，如注浆改造，探放水和留设防水煤柱，其中应用最多的方法是留设防水煤柱。
[2]防水煤柱，顾名思义，是指在井下受水害威胁的地带，为防止水突然涌入而保留一定宽度或厚度暂不采动的煤柱。
2009年8月17日，国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过了新的《煤矿防治水规定》，自2009年12月1日起施行，其中第五十一条规定：“相邻矿井的分界处，应当留设防隔水煤（岩）柱。
矿井以断层分界的，应当在分界处留设防隔水煤（岩）柱。
”[10]据初步统计，全国600处国有重点煤矿中，受水害威胁的矿井达到285处，占47.5%，受水害威胁的储量达250亿吨，如果不能解放这些受水害威胁的煤炭储量，不仅影响煤矿产量，而且一些老矿井还有提前关门的危险[1]。