垂线法设计保护煤柱过程的优化_图文

1、2005年第6期河北煤炭4l 垂线法设计保护煤柱过程的优化张玉英1.宫灿2(1,西山土15也架官地矿.卅太啄030022:2诃北盒牛能弹股册耵毗公词科技_!f11.ill北邢俞054000摘要:设计保护煤柱的常用方法是垂线法,为了使煤柱设计更加合理,将Excel软件的强大计算功能和煤柱计算相结合,对煤柱垂线长度的计算过程进行了优化。从而获得更加合理的煤柱设计方案,解放更多的煤炭资源。关键词:保护煤柱;垂线法;设计;Excel软件中田分类号:TDl7文献标识码:B文章编号:1007一1083(200506004l02Procedure optimization of coat piUar pmt

2、ected by the weeping line methodZHANG Yuvin一,CONG Ca舻、l保护煤柱的设计方法目前在保护煤柱的设计中用的比较多的是垂线法,其方法和步骤如下:(I确定受保护边界。在平面图上先确定需要保护的范围.然后加围护带得受保护边界。(2在受保护边界各点向外按宽度P=hcm划出矩形。即得表土层与基岩接触面上的受保护边界。(3从基岩接触面上的受保护边界分别做出各点的垂线长度q、f,垂线长分别按下式进行计算:上山方向的垂线长口为。=黑拦q3ii而i蕊o下山方向的垂线长f为,(日一cot7一l+c0吖tanacos8、7(4在各垂线上按比例尺截取其垂线长,得到各角点

3、.将各角点相连得到一个多边形,就是用垂线法留设的保护煤柱的平面图。2垂线法设计保护煤柱的优化在煤炭资源日益紧张的今天,如何使保护煤柱留设更趋合理,越来越成为人们关注的问题,一方面它可以起到有效地保护建筑物,同时又能尽量多地回收地下的煤炭。2.1受护边界的确定在确定村庄保护边界时,以前为了保险起见往往把村庄所有建筑物都划人保护范围,以免房屋受采动影响遭到破坏.引起民事纠纷,但是这样就会扩大保护边界的范围,浪费煤炭资源。因此在划定边界时建议不把村边一些零星的、破旧的、独立的房屋做入保护边界,尽量缩小边界范围,减少呆滞在地下的煤量。当煤层采动引起这些未保护房屋的破坏时,可以用多解放出的煤炭所获得的效

4、益进行赔偿,这样做对于双方都是一个双赢的关系,对煤炭企业而言.解放了更多的煤炭资源,获得了经济效益,对于农户来说,也可以得到更加多的实惠。2.2冲积层厚度的确定在做某一地区的保护煤柱时.其受护范围内的冲积层厚度会有所不同,一般情况下,如果冲积层的厚度变化不大,都是取平均值作为整个受护范围的冲积层厚度,也就是说假设受护范围的冲积层厚度相同,而事实上。受护范围的各个角点冲积层厚度并不相同。以葛泉矿风井工业广场保护煤柱为例,其冲积层最厚角点202m,冲积层移动距离j69m,最薄点143m,移动距离124m,移动范围相差25m.如果都按冲积层平均厚度172m计算,移动范围平均值为l“m。从以上数据可以

5、看出,按平均值计算将会人为地影响到保护煤柱的大小。所以在冲积层厚度的确定上,应按受护范围每个角点的冲积层厚度计算基岩面上的受护范围,以实事求是地反映冲积层的实际移动情况,作出合理的煤柱。2.3移动角的确定在设计保护煤柱时,移动角选用合适与否会影42河北煤炭2005年第6期响到煤柱的大小,由于各个矿区的基岩结构不_J,它的移动规律会有所区别。最好使用该矿区地表移动观测站总结出的地表移动参数。如果没有,就要选用煤层和岩层赋存条件与自己类似矿区的移动参数,以使基岩的移动范围汁算合理。24垂线长度的确定煤柱垂线【度的计算是整个煤柱汁算的核心.汁算过程非常复杂、烦琐,每一个点都需要计算几十个数据,如果所

6、需要保护的建筑物边角较多的话,计算任务将相当繁重,而且数据易发生计算错误。冈为煤柱计算的过程,是一个连环汁算过程,计算中产生很多中问数据,一旦中间数据计算错误,将影响多个最后结果,即使计算巾不产生粗差,卤数的取位都将影响到汁算结果的准确性。在平常的计算巾都用汁算器计算,计算速度慢,且容易出错,要编制专门的程序也需要一定的人力和财力,为了解决这个问题,可考虑Excel软件,它是很常见的办公软件,不需要开发,计算功能很强,尤其是其函数种类齐全,可以满足垂线计算的需要,于是选择用Excel汁算垂线的长度。242用Excel计算垂线长度(1首先用Excel创建一个煤柱计算表格,输人以下基础汁算数据:上

7、山移动角y,下山移动角口.走向移动角d,各受护边界与煤层走向所夹的锐角口,煤层倾角“,基岩厚度,一。如图1所示。田l用Ex“-J创建蝶柱计算表格(2角度转换。在Excei表格巾,参与汁算的角度系统均默认为弧度,所以需将上山移动角y,下山移动角口,走向移动角d,各受护边界与煤层走向所夹的锐角目,煤层倾角a全部按(角度*H/180转换成弧度,在表格中为口l、yI、81、口l、口l,然后再参与汁算。(3计算斜向角口7y的余切值。在Exeel表格中输入ct郎和c97的计算公式:sQRT(cos(K1cOs(K1/(TAN(H1-,I、AN(HI+(sIN(KisIN (K1/(TAN(J1TA(JIs

8、QRT(cOs(K1cOs(KI/(TAN(11TAN (11+(sIN(K1SIN(K1/(TAN(JITAN (J1,即可得到汁算结果。(4按(1和(2公式在Excel表格巾计算垂线的长度口=(NILj/(I+(f|ITAN(cIcOs(KI,=NlMl/(1一(MTAN(G1cOs(K1243用Excel计算垂线长度的优点(j汁算过程简单化。由于Excel是常用办公软件。利用它的自带函数功能,只需将汁算公式输入,汁算结果瞬息即可得到,使烦琐的计算过程变为变得轻松、快捷的输入,复杂的计算由电脑完成。(2计算数据准确化:手工计算垂线时,需要绘制很多表格,t+t问环节多,汁算过程容易发生错误,

9、而且救易产生连锁错误,致使计算结果准确度大大F降。用Excel汁算可以避免这些,中间函数可以保留任意多的位数,从而使计算结果更加精确。(3计算方法经济化:可以节省人力和物力,而时间的节省则是最大的经济节约。 (F转第22页22河北煤炭2005年第6期趣味性,又有科学性。教、学双方都很愉快。教学过程顺利,师生沟通顺畅。以瓦斯、煤尘爆炸为例,用真正的瓦斯和煤尘进行真实的爆炸。试验以前,预先给大家讲解实验的原理、实验过程、实验安全注意事项。加载瓦斯时让大家注意瓦斯浓度的变化。注意观察瓦斯的颜色,大家可以看到瓦斯是无色的气体。加载完成后,要进行气体交换,提示大家为什么,从而知道瓦斯的密度较小。爆炸时让

10、大家注意观察现象,听声音,感受瓦斯爆炸强大的破坏力。3科学的教学方法和技巧在利用安全实验室开展职工安全培训教学过程中,为了达到更好的培训效果应当采取一些科学的教学方法和技巧。(1实验是固定不变的,要不断补充新的内涵.做到常做常新,在教学中注意结合本局、本矿、本单位出现的一些实际安全事故案例,并不断更新案例,使教学更具有针对性。(2在教学中要不断和学员相互交流,启发和调动学员的主动思考和联想,以便充分利用各自已有的生活经验和知识,起到举反三,事半功倍的教学效果。(3因材施教。对工人,注意突出重点,强凋安全意识。对技术人员,突出理论技术细节,数据要准确,逻辑要严密。对普通学生和新工人,讲解要全面细

11、致,要有耐心。(4注重语言技巧的运用。对普通职工要尽可能用通俗易懂的语言来讲解,对技术人员要用标准的科学术语进行讲解,力求准确无误。(上接第42页(4计算方式实用化:垂线法设计保护煤柱是设计煤柱的常用方法,煤炭生产中经常会遇到.而垂线的计算又很烦琐,计算过程中需要作很多表格,容易发生汁算错误。用Excel可轻松解决.提高了煤柱设计的可靠性。比如,在审核葛泉矿南风井工业广场及大油村保护煤柱设计中,就应用了这种方法,非常简单、实用、准确。随后又在邢东矿井蔡家屯等8个煤柱设计中得到应用,可靠性极高。3结论通过对垂线法设计保护煤柱过程的剖析,认为利用安全实验演示特有的优势,加上科学的教学手段,可以大大

12、提高安全培训效果,让安全在每个职工的心中扎下根。4培训效果邢矿集团安全培训中心属国家认定的三级安全培训中心。主要负责邢矿集团及其周边乡镇煤矿的职工安全技术培训工作。该中心建有安全实验室,近年来一直开展职工安全技术教育,收到了很好的培训效果。该培训中心建有安全实验室,有灾变风流逆转实验模型、煤与瓦斯突出演示装置、带式输送机综合保护电动模型、回采工作面矿山压力分布、电气防爆演示、照明信号综合保护装置、综采工作面模型、掘进通风与安全演示装置、矿井通风与安全系统模型煤尘爆炸实验装置、矿井环境安全监测系统、斜井提升系统、立井提升运输系统等仪器设施。该中心先后利用安全实验室对邢矿集团及其周边乡镇煤矿的职工

13、进行了1800多人次培训。凡接受过培训的学员反映良好,收获大,顺利通过安全认证考试。培训单位反映职工安全意识有很大提高,“三违”现象显著减少。总之,利用安全实验室开展职工安全培训是一种高效长效的职工培jll新路子,应当不断探索.发扬光大。(收稿日期:2【x】508一Il;编辑:吕桂安在做保护煤桂设计时应该在受护边界、冲积层厚度、移动角、垂线长度的汁算等方面进行优化.以使煤柱设计所使用的参数更加合理,计算过程变得简单易行,可靠性更高,从而使设计出的保护煤柱更优。以便达到建筑物既免受损害,又能解放出更多的煤炭资源,提高矿山的资源回收率,延长矿井的服务年限。作者简介:张玉英(1967一.女,山西应县

14、人.工程师,西山蝶电集团公司官地矿地测科从事技术工作。(收稿日期:2【05(926;蝙辑:吕桂安 垂线法设计保护煤柱过程的优化作者:张玉英, 宫灿, ZHANG Yu- ying, GONG Can作者单位:张玉英,ZHANG Yu- ying(西山煤电集团,官地矿,山西,太原,030022, 宫灿,GONG Can(河北金牛能源股份有限公司,科技部,河北,邢台,054000刊名:河北煤炭英文刊名:HEBEI COAL年,卷(期:2005,(6引用次数:0次相似文献(8条根据"三下规程"规定,以某矿留设京通铁路保护煤柱为例,采用垂线法留设了5-1A煤、5-1煤、5煤、6-2

15、A煤、6-2煤、6-1煤等各煤层的铁路保护煤柱,与用垂直剖面作出的保护煤柱基本一致,且用地表沉陷预计检验了垂线法留设保护煤柱的合理性,对铁路下煤层群留设保护煤柱的方法进行了探讨和优化,达到了既能最大量地采出煤炭资源又能确保铁路线正常运行的目的.MATIAB具有丰富和稳定的数值计算功能、独特的GUI功能以及方便使用的M文件,使得程序设计更简洁更高效.基于上述原因,文中采用MATIAB语言开发了保护煤柱留设系统.实现了垂直剖面法、垂线法留设保护煤柱的程序化.提出了基于坐标的压煤量计算公式,引用了"房屋裂缝角"留设保护煤柱新方法.通过实例验证了保护煤柱留设系统是可靠的.在综合分析

16、大量文献的基础上,简要总结了保护煤柱留设方法(垂直断面法、垂线法、数字标高投影法、变形预计法等的特点及应用现状,并对目前保护煤柱留设方法存在的问题及发展趋势作了简单阐述,对矿区地表建(构筑物保护煤柱设计的生产实践具有指导意义.文章介绍了葛泉矿铁路保护煤柱的优化设计,使煤柱留设更加合理.5.期刊论文张智宏利用微机设计保护煤柱-煤矿机械2003(2根据保护煤柱设计原理,利用微机采用垂线法留设保护煤柱的数学模型、程序流程以及得到的算例结果.利用该方法,只要将有关资料输入计算机,就能快速准确地自动计算出煤柱角点坐标、煤柱面积和压煤量.该文以叠加原理为基础,导出了圆形面积开采时地表移动变形的计算公式。得出了近似圆形和近似矩形范围保护煤柱留设的临界变形值法。给出了安全开采深度的计算公式。准确确定了主断面上的移动变形限值。因此,澄清了现有保护煤柱留设方法中采用的“主断面上的值小于临界变形值”这一不合理的作法,同时也指出了垂直断面法和垂线法所存在的缺陷。(本刊录该文以叠加原理为基础,导出了圆形面积开采时地表移动变形的计算公式。得出了近似圆形和近似矩形范围保护煤柱留设的临界