露头防水煤柱及奥陶系灰岩含水层隔水煤柱计算书
一、浅部煤层露头防水煤柱计算：
根据《矿井水文地质规程》煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，应按以下公式计算：
1、当煤层露头无覆盖或被粘微透水松散层覆盖时：
H
防=H
冒
+H
保
2、当煤层露头被松散富含水层覆盖时；
H
防=H
裂
+H
保
根据上两式计算的值，不得小于20米。
式中 H
防
-----防水煤（岩）柱高度（m）
H
冒
-----采报冒落带高度（m）；
H
裂
-----垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m）；
H
保
-----保护层厚度（m）；
a------煤层倾角（°）。
冒落带与导水裂隙带最大高度的经验公式表
注：1、表中：M—累计采厚（m）；n---煤分层层数；m----煤层厚度（m）；h---
采煤工作面小阶段垂高（m ）。
2、冒落带、导水裂隙带最大高度，对于缓倾斜和倾斜煤层，系指从煤层顶面算起的法向高度；对于急倾斜煤层系指从开采上限首起的垂向高度。
3、岩石抗压强度为饱和单轴极限强度。
本矿井根据勘中间报告本矿井内各煤层均有隐伏露头存在，有风氧化带存在，推测风氧化带宽度为100m 。
本矿井浅部煤层风化带处于，该含水层主要由第三系和第四系孔隙含水层下部，由大气降水的垂直入渗补给。
因此煤层浅部风化带防水保护煤柱按式H 防=H 裂
+H 保进行计算。
导水裂隙带（包括冒落带最大高度）：
1.52
.5n 1.5100H ++=
M
裂
其中：M —累计采厚（m ），4煤取1.19m ，6煤取0.95m ，8煤取2.37m ，13煤
取12.21m
n —煤分层层数，4、6、8煤取1，13煤取2
经计算，4煤裂隙带H 裂=16.65m ；6煤裂隙带H 裂=14.32m ；8煤裂隙带H 裂
=28.11m ；13煤裂隙带H 裂=84.39m 。
H 保—保护层厚度（m ），取20m ；
则：露头防水煤柱4煤H 防=H 裂+H 保=16.65+20=36.65m
6煤H 防=H 裂+H 保=14.32+20=34.32m 8煤H 防=H 裂+H 保=28.11+20=48.11m 13煤H 防=H 裂+H 保=84.39+20=104.39m
注：以上计算煤柱厚度为垂高
二、13煤层突水系数值及安全防水岩柱计算
1、突水系数计算
根据《矿井水文地质规程》，“突水系数”计算公式为：
s P p
T M C =
-
式中 Ｔｓ-----突水系数〔kgf/(cm 2.m)〕; P-------隔水层承受的水压（kgf/cm 2）; M-------底板隔水厚度（m ）；
C P ------采矿对底板隔水层扰动破坏厚度（m ）。
根据国内常用底板绕道破坏深度经验公式计算C P ：(开采标高+500) C P =0.0085×开采深度+0.165×煤层角度+0.1079×工作面宽度-4.3579 =0.0085×600+0.165×10+0.1079×300-4.3579 =34.76m
本矿井13煤层底板距奥陶系灰岩含水层的平均厚度为40m 。
取隔水层厚度40m ，底板隔水层（+500m 水平）承受水压取为4.4MP 。
经计算本矿井13煤层突水系数为：
839.076.34404
.4=-=-=
p
S C
M p T
2、安全防水岩柱计算
根据《矿井水文地质规程》，“安全防水岩柱厚度”计算公式为：
(
)p
P K rL
H K L r L t 4822-+=
式中：t----安全隔水厚度（m ）；
L----采掘工作面底板最大宽度（m ）；取12m r----隔水层岩石的容重（t/m 3）；取2.59 K P ---隔水层岩石的抗张强度（t/m 3）；取273 H----隔水层底板承受的水头压力（tf/m 2）。
根据地质勘探报告，13煤层底板直接充水含水层为奥陶系灰岩含水层岩溶裂隙发育，富水性强，水位标高+900m 。
开采-+500m 水平以上，矿井开采范围内，底板水压为H=900-500+40m=440m ，即4400tf/m 2。
经计算，矿井初期+500m 水平开采范围内安全防水岩柱的厚度为：t=34.07m ； 本矿井13煤层底板距离奥陶系灰岩含水层平均厚度为40m 。
大于34.07m 的安全厚度。
基本能保证矿井安全生产，但本计算系根据隔水层平均厚度计算，最
小隔水层厚度没有数据可供参考。
3、计算隔水层底板的临近水压值
rt L
t K H p +=22
2临
t 取实际隔水层厚度40m ，则
H 临=2×273（402/122）+2.59×40=6170.2（t/m 2）
本矿井+500水平，水压为4400 t/m 2，低于临近突水水压值，基本保证安全。
结论：
1、根据矿区突水经验，一般突水系数达到0.6以上，当具有导水构造时，有发生突水的可能，根据以上计算本矿井开采+500突水系数为0.839kg/cm 2，因此在开采+500水平时有奥陶系灰岩含水层突水的可能。
2、根据《矿井水文地质规程》，“安全防水岩柱厚度”计算公式（斯列沙辽夫公式），计算矿井+500m 水平13煤安全隔水厚度为34.07m ，实际平均隔水厚度为40m ，从数值上看，基本能保证开采安全，但该数值接近隔水层平均厚度，由于没有最小隔水层厚度值的资料，不能确定+500m 水平开采的安全性。
3、采用隔水底板临近水压值公式计算出的临界水压为6170.2 t/m 2，而+550m 水平实际水压值为4400 t/m 2，小于临界水压值，但也接近临界水压。
综上，本矿井开采+500m 水平时，奥陶系灰岩含水层的水对开采安全有较大的威胁。