保护煤柱设计

建筑物下采煤的4条技术路线 留设保护煤柱建筑物搬迁减小开采引起的变形提高建筑物抗变形能力 2 2建筑物保护煤柱设计 保护煤柱是指专门留在井下不予采出的 旨在保护其上方岩层内部和地表的上述保护对象不受开采影响的那部分煤炭 留设保护煤柱是保护岩层内部和地表建筑物 构筑物免受开采影响的一种比较可靠的方法 缺点 1 有一部份煤炭留在地下暂时或永远不能采出 造成大量煤炭资源的损失 缩短矿井生产年限 2 由于留设保护煤柱 是采掘工作复杂化和采掘工程量增大 还会导致局部矿压集中 给矿井生产造成危害 工业场地建筑物和构筑物 矿井主要通风机房及其风道等设施 国务院明令保护的文物 纪念性建 构 筑物 采用不搬迁或就地重建采煤在技术上不可能或经济上不合理 搬迁又无法实现或在经济上严重不合理的建筑物或构筑物 需要留设保护煤柱的地面建筑物 需要留设保护煤柱的地面建筑物 采后重要建筑物或构筑物所在的地表可能产生抽冒 切冒 滑坡等形式的塌陷漏斗坑 突然下沉或滑动崩塌 造成对重要建 构 筑物地基严重破坏的 建 构 筑物所在的地表下面潜水位较高 采后因地表下沉导致建 构 筑物及其附近地面积水 又不能自流排泄或采用人工排泄方法经济上不合理的 需要留设保护煤柱的地面建筑物 重要河 湖 海 堤 库 河 坝 船闸 泄洪闸 泄水隧道和水电站等大型水工建筑工程 高速公路 机场跑道 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 中华人民共和国国家煤炭工业局 2000 6 保护煤柱留设原理 在保护对象的下方留一部分煤炭不开采 使其周围的煤炭开采对保护对象不产生危险性的移动和变形 建筑物受保护面积 地面建筑物本身的面积建筑物周围增加了围护带后扩展的面积增加围护带的目的 抵消留设保护煤柱时移动角的误差抵消井上下位置关系确定不准确误差 建 构 筑物保护等级与围护带宽度 围护带尺寸取决于建筑物的重要性和破坏后的后果 工业广场煤柱 风井煤柱 铁路煤柱 村庄煤柱 毕业设计为保护地面建筑物需留设的煤柱 保护煤柱留设参数 1 移动角岩层 基岩 移动角 煤层倾角 50时 0 5 黄土层 55 松散层移动角 风化堆积物 45 富水坡积物或砂层 35 采深不同 煤柱留设宽度不同 采深愈大 煤柱留设宽度愈大 冲积层愈厚 煤柱留设宽度愈大 2 围护带 保护面积 建筑物本身 围护带围护带的 抵消移动角的误差测量中井上下位置不准确误差围护带尺寸取决于建筑物的重要性和破坏后的后果 保护等级 宽度 m 2015105 三 垂直剖面法设计保护煤柱 作图法 沿煤层走向和倾向作剖面 在剖面上由岩层移动角确定煤柱宽度 并投影到平面图上 得到保护煤柱边界 所需资料 移动角煤层底板等高线井田地质剖面井上下对照图 结果为对称的梯形 注意的问题 梯形上下边与煤层走向平行 作图法比较简单 但增大了煤柱尺寸 煤柱损失较大 垂直剖面法煤柱尺寸的计算 倾向剖面上 4 垂线法 计算法 设计保护煤柱 计算从保护边界所做的垂线长度 s hctg 垂线计算 过a b c d角点 分别作垂直ab bc cd和ad直线的垂线 la1和lb qb和qc1 qc2和qd la2和ld 涉及单独线条的保护对于每条线来说 只有伪倾斜上山方向的移动角 或伪倾斜下山方向的移动角 埋深变化 垂线长度不同 垂线法设计保护煤柱分析 铁路保护煤柱留设 以下情况需要留设铁路保护煤柱 1 国家一级 二级铁路 2 国家三级铁路 薄及中厚煤层H M 60厚煤层及煤层群H M 80 3 工矿专用铁路 薄及中厚煤层H M 40厚煤层及煤层群H M 60 4 铁路隧道 全长大于20m的铁路桥 一 二级铁路线上的一 二级铁路车站 5 采用其他方法处理 技术上不可能或经济上不合理的铁路及其建筑物 6 有严重滑坡危险又难以处理的铁路线 铁路保护煤柱留设 以铁路保护煤柱为例推导任意剖面处垂线长度已知条件 铁路与煤层斜交 交角为 表土层厚h 移动角 基岩移动角为 和 煤层各点的埋深Hi和真倾角 铁路路基和其两侧围护带宽度之和为T 铁路保护煤柱留设 铁路直线段保护煤柱总宽度W T 2S l q S hctg 铁路保护煤柱留设 铁路保护煤柱留设 伪倾斜角 真倾斜角 和 角的关系 EF CEtg EF EDtg CE ED cos CEtg EDtg tg cos tg 铁路保护煤柱留设 铁路保护煤柱留设 铁路直线段保护柱煤柱总宽度W T 2S l q S hctg ctg2 ctg2 cos2 ctg2 sin2 ctg2 ctg2 cos2 ctg2 sin2 3 伪倾斜基岩移动角和真倾斜基岩移动角的关系 下山 上山和走向移动角 保护面积边界线与煤层走向所夹的锐角 单元开采下沉盆地 下半部分椭圆方程 处斜率 椭圆切点 微分 直线的方程还可写为 xcos ysin p 将x1 y1代入椭圆方程 x1 y1 满足椭圆方程 Ctg2 ctg2 cos2 ctg2 sin2 Ctg2 ctg2 cos2 ctg2 sin2 0 为下山移动角 为上山移动角 90 为走向移动角 角的讨论 作业 已知保护物等级为 级 平面形状为矩形 受护面积为100 200m2 其长边与煤层走向斜交成 600 煤层地质条件为