保护煤柱设计

1、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,1,2,3,4,5,6,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,7,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,8,工业场地建筑物和构筑物，矿井主要通风机,房及其风道等

2、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,9,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,10,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

3、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,2000.6,11,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,50,100,150,200,12,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,13,建（构）筑物保护等级与围护带宽度,建,筑,物,保,护等级,III,围,护,带,宽,度,m,20,15,10,5,围护带尺寸取决于建筑物的重要性

4、和破坏后,的后果,14,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,15,保护煤柱留设参数,1,移动角,岩层（基岩）移动角,煤层倾角,5,0,时,煤层倾角,5,0,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,35,16,h,h,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,17,2,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,20,15,10,5,18,三、垂直,剖面

5、,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,19,C(k,m,A(q,350,3,m,2,3,B(q,D(k,300,250,200,150,2,c,b,d,d,m,k,a,a,q,c,n,n,2,b,2,100,n,m,2,m,1,h,n,1,2,n,3,q,q,2,1,q,q,k,k,h,1,k,300,350,k,3,100,150,200,250,2,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，

6、煤,柱损失较大,20,垂直剖面法煤柱尺寸的计算,n,H,B,l,s,B,m,s,q,A,H,A,h,tg,tg,h,H,l,B,tg,tg,h,H,q,A,倾,向,剖,面,上,21,4,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,d,D,d,l,d,q,d,A,1,a,a,l,2,a,l,a,400,300,b,q,c,層,屡,屣,b,屢,b,l,b,C,2,q,q,c,c,1,c,100,200,100,0,150,B,s = hctg,22,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,l,a1,和,l,b,q,b,和,q,c

7、1,q,c2,和,q,d,l,a2,和,l,d,cos,1,cos,1,tg,ctg,ctg,h,H,l,tg,ctg,ctg,h,H,q,i,i,d,D,d,l,d,q,d,A,1,a,a,l,2,a,l,a,400,300,b,q,c,層,屡,屣,b,屢,b,l,b,C,2,q,q,c,c,1,c,100,200,100,0,150,B,23,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,d,D,d,l,d,q,d,A,1,a,a,l,2,a,l,a,400,300,b,q,c,層,屡,屣,b,屢,b,l,b,C

8、,2,q,q,c,c,1,c,100,200,100,0,150,B,垂线法设计保护煤柱分析,24,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,25,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

9、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,H,i,和真倾角,铁路路基和其两侧围护带宽度之和为,T,26,l,h,l,T,h,q,B,H,S,B,H,S,h,A,A,l,A,40,q,0,20,20,S,T,B,S,q,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,27,l,h,l,T,h,q,B,H,S,B,H,S,h,A,A,q,l,h,l,h,H,l,h,h,H,tg,l,A,l,A,q,h,q,h,H,q,h,h,H,tg,q,B,q,B,铁路保护煤柱留设,q,h,l,h,tg,q,l,28,tg,q,h,H,tg,tg,l,h

10、,H,tg,B,A,1,ctg,tg,ctg,h,H,tg,tg,h,H,l,A,A,1,ctg,tg,ctg,h,H,tg,tg,h,H,q,B,B,铁,路,保,护,煤,柱,留,设,29,C,F,E,p2-10,D,C,E,D,伪倾斜角,真倾斜角,和,角的关系,EF=CEtg,EF=ED tg,CE/ ED = cos,CEtg,ED tg,tg,cos,tg,30,cos,1,1,cos,1,1,ctg,tg,ctg,h,H,ctg,tg,ctg,h,H,q,ctg,tg,ctg,h,H,ctg,tg,ctg,h,H,l,B,B,A,A,铁路保护煤柱留设,31,l,h,l,T,h,q,B,

11、H,S,B,H,S,h,A,A,l,A,40,q,0,20,20,S,T,B,S,q,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,32,ctg,2,ctg,2,cos,2,ctg,2,sin,2,ctg,2,ctg,2,cos,2,ctg,2,sin,2,3,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,33,单元开采下沉盆地,x,K,S,b,H,b,H,p,c,1,M,x,y,1,y,L,P,b,a,b,o,a,c,H,34,下半部分椭圆方程,2,1,2,1,x,b,a,y,2,2,2,2,0,x

12、,y,dy,a,b,dx,2,2,x,y,dy,a,b,dx,处斜率,椭圆切点,微分,1,2,2,2,2,b,y,a,x,2,2,dy,b,x,dx,a,y,1,1,M,x,y,35,点斜式,方程,直线方程,KL,2,1,1,1,2,1,2,2,2,2,2,2,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,1,1,1,1,x,b,y,y,x,x,a,y,a,y,y,a,y,b,x,x,b,x,a,y,y,b,x,x,a,y,b,x,36,2,2,2,2,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,1,1,2,2,1,1,a,yy,b,x,x,y,x,a,b,a,b,b,a,y,x,y,x,b,a,直线的

13、方程还可写为,xcos,ysin,p,37,cos,cos,sin,sin,1,sin,cos,2,1,2,1,2,1,2,1,p,a,x,p,a,x,p,b,y,p,b,y,p,y,p,x,将,x1,y1,代入椭圆方程,38,Y,X,b,b,c,a,p,p,o,C,C,K,L,M(x,1,y,1,x,1,y,1,满足椭圆方程,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,4,2,2,2,4,2,2,1,2,2,1,sin,cos,sin,cos,1,sin,cos,1,sin,cos,1,ctg,H,ctg,H,ctg,H,p,b,a,p,b,p,a,b,p,b,a,p,a,b,y,a,x,39,Ctg,2,ctg,2,cos,2,ctg,2,sin,2,Ctg,2,ctg,2,cos,2,ctg,2,sin,2,0,为下山移动角,为上山移动角,90,为走向移动角,l,h,l,T,h,q,B,H,S,B,H,S,h,A,A,l,A,40,q,0,20,2