北益昌村保安煤柱.doc

北益昌村保安煤柱设计说明书第一节 概 述北益昌村位于紫晟煤矿井田中南部，根据矿井下煤层赋存情况及矿井开采规划，为确保北益昌村地面建筑物及公共财产的安全，保证地面房屋建筑不受开采影响，需留设北益昌村保安煤柱。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程及霍煤电地字【2006】111号文的管理规定，对北益昌村保安煤柱进行设计。紫晟煤矿井田位于霍西煤田霍州矿区东南部，区域地层由老到新为：中太古界霍县群；元古界长城系；古生界寒武系下统、中统、上统；奥陶系下统、中统；石炭系中统、上统；二叠系下统、上统；新生界上第三系、第四系。区域含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。山西组含1-2层煤，其中2号煤层分布稳定；太原组含4-6层煤，其中10、11号为全区稳定可采煤层，6、9号煤层为较稳定局部可采煤层，其余为不稳定不可采煤层。北益昌村地表全部为黄土覆盖。北益昌村保安煤柱根据2#煤层进行设计，该区域2#煤层均厚3.2米，煤层平均倾角为8。北益昌村保安煤柱留设采用垂线法。第二节 煤柱设计1、确定北益昌村地面建筑保护范围及围护带级别根据北益昌村周边GPS实测数据在1:5000井上下对照图上圈出北益昌村保安煤柱设计所需建筑物范围，即受护边界，各角点坐标见下表：表1 受护边界角点坐标点号坐 标XYZ1195628144038352552219563050403823156531956365340383816224195637414038264580519563836403766656961956323040377325567195625354038075521根据霍州煤电集团公司建（构）筑物、水体、铁路保护煤柱留设管理规定，北益昌村建筑为级保护对象，围护带宽度为10米，在受护边界向外扩展10米，得到围护带边界。围护带边界角点坐标见下表：表2 围护带边界角点坐标点号坐 标XYZ11956281240383645522195630514038241565319563657403839262241956375040382685805195638474037654569619563227403772255671956251840380725212、确定岩移参数由于紫晟矿目前没有实测岩移参数，参照我局辛置矿岩移参数观测及规程相关要求，采用类比法，选取岩移参数如下：（1）、黄土层移动角 =45 （2）、基岩走向方向移动角 =74（3）、基岩上山方向移动角 =74（4）、基岩下山方向移动角 =-0.8*=70（5）、煤层平均倾角 =83、确定松散层移动边界根据现有地形图,北益昌村周围实测坐标标高、周边的基岩出露情况及周边钻孔（见表3）等相关地质资料计算出保安煤柱围护带各拐点的松散层厚度（见表4）:表3 北益昌村周边钻孔数据钻孔编号高 程（m）基岩标高（m）松散层厚度（m）煤层底板标高（m）XZ-12554.58450.58104164.77 表4 围护带各角点松散层厚度点号123 456地面标高552m565m622m580m569m556m基岩标高450m450m450m450m450m450m黄土厚度102m115m172m130m119m106m点号7地面标高563m基岩标高450m黄土厚度71m将围护带边界绘在2#煤层底板等高线上，在围护带边界各角点做相邻边垂线并截取S（Sh*ctg）长度，连接垂线各端点形成的多边形1234567即为松散层移动边界（式中S为松散层移动宽度，h为相应角点松散层厚度，松散层移动角45）。松散层边界角点坐标见下表：表5 松散层边界角点坐标点号坐 标XYZ11956281240384665522195630814038352565319563770403852162241956386140383355805195639344037572569619563199403761955671956244940380895214、确定基岩移动边界（1）由松散层各角点1、2、3、4、5、6、7分别作线段12、23、34、45、56、67、71的垂线，各垂线长度按下式计算：q=（Hi-h）ctg/（1+ ctgtgcos） （上山方向）l=（Hi-h）ctg/（1- ctgtgcos） （下山方向）其中煤层平均倾角取=8，ctg、ctg由下式求得：ctg= （下山方向）ctg= （上山方向）各角点的（Hi-h）的计算：根据北益昌村周边钻孔资料，现有地形图以及采掘平面图等高线的标高，得松散层各角点基岩厚度（见下表）:表6 松散层各角点基岩厚度点号123456地面标高552m565m622m580m569m556m基岩标高450m450m453m457m456m454m煤层底板标高160m168m173m165m178m133m基岩厚度290m282m280m292m278m321m点号7地面标高521m基岩标高432m煤层底板标高115m基岩厚度317m围护带边界与煤层倾向线之间所夹的锐角现以7点为例具体计算过程如下：3-2=76（上山）ctg3-2=0.287q2-II=（Hi-h）ctg/（1+ ctgtgcos） =3170.287（1+0.287tan8cos76）=91.601m1-2=9（下山）ctg1-2=0.362l2-I=（Hi-h）ctg/（1-ctgtgcos）=3170.362（1-0.362tan8cos9）=120.923m其他各点按这种方法依次算出：1-I=86.524m、1-II=82.749m、q2-I=77.832m、q2-II=79.080m、3-I=77.280m、3-II=80.007m、 4-I=83.263m、4-II=83.495m、5-I=79.547m、5-II=77.871m、l6-I=109.754m、l6-II=121.493m。（2）根据垂线长度确定煤柱边界。在各垂线上，按比例截取各线段相应的q、l长度，用直线分别连接垂线端点并延长相交，即为北益昌村2#煤层保护煤柱边界abcdefg。第三节 煤柱角点坐标及压煤量1、北益昌村2#煤层保安煤柱角点坐标点号坐标XYZa195627854038596544b195630904038468596c195638314038648622d195639684038366629e195640564037454566f195631644037511600g1956227540380685152、北益昌村保护煤柱压煤量1)压煤量计算公式压煤量=煤层面积煤层厚度煤的容重2)煤层面积的计算根据1/2000煤层底板等高线图上所圈范围求出2#煤层水平投影影响面积。2#煤：1297324.727考虑到煤层倾角（sec8=1.0098），煤层实际面积为：1297324.727sec8=1310074.283、2#煤层煤层厚度及容重的确定根据我矿地质勘探报告以及保护煤柱圈定范围钻孔资料求出各煤层厚度及容重：该区域2#煤煤层平均厚度为3.3m，容重为1.35t/m；表8 2#煤层煤柱压煤量煤号煤柱面积（m2）煤厚(m)比重（t/m3）压煤量（t）2#1310074.283.31.355836380.917第四节 附图及附表1、采掘工程平面图（保安煤柱设计图）（1：2000）2、煤层走向地质剖面图N-M（1:1000）3、煤层倾向地质剖面图O-P（1:1000）4、钻孔柱状图（1:200）5、井上下对照图（1：5000）6、q、l值计算表煤层角点号1234562#煤基岩厚度(H-h)m290282280292278321垂线1-I1-II2-I2-II3-I3-II4-I4-II5-I5-II6-I6-II（）7-12-11-23-22-34-33-45-44-56-55-67-6831515561585828687544314ctgctg0.2870.2870.2870.2870.2870.2870.2870.2870.2870.2870.3300.3592#q上山82.74986.52477.83279.08077.28080.00783.26383.263