第四章保护煤柱留设

1、 该地区的移动角参数为： =55°，=73°，=45°，用垂直断面法留设保护煤柱的方 法和步骤如下： （1）确定受护边界。通过建筑群的角点作平行于煤层走向和平行于煤层倾向的四条直 线，两两相交得一矩形保护范围查表 4-2 得围护带宽度 s=15m，从矩形保护范围边界向外 圈出一围护带 s=15m，其外缘 abcd 即为受护边界； （2）过保护范围 abcd 的中心 o，作沿煤层走向和倾向的垂直剖面-、-； （3）在倾向垂直剖面上标出地表线，受护边界的位置 m、n，松散层和煤层等，并标 注出煤层的倾角 a=30°，煤层的厚度 m=2.5m，煤层的埋藏深度

2、H0250m，及简要的地层柱 状图； （4）在受护边界点 m、n 作松散层移动角 =45°，与基岩面相交于 m1、n1，再从 m1、n1 点分别作基岩移动角 =73° 和 =55°，与煤层底板相交于 m2、n2 点，点 m2、n2 分别为沿煤 层倾向剖面上保护煤柱的上下边界。将 m2、n2 投影到平面图上，即得点 M、N； （5）将平面图上-线与保护边界的交点 q、k 投影到走向剖面-上，得 q、k 点。 从 q、k 点以 = 45 作直线，与基岩面相交于 q1、k1。再从 q1、k1 以基岩移动角 作斜线； （6）将-剖面上的 m2、n2 点分别水平投影到-上，

3、与-剖面上从 q1、k1 点以 做出的斜线相交，得 q2、k2 和 q3、k3。q2、k2 为煤柱上边界线在-剖面上的投影，q3、k3 为煤柱下边界线在-剖面上的投影； （7）将 q2、k2 和 q3、k3 分别投影到平面图上，得 B、C、D、A，依次连接 A、B、C、 D 各点形成的梯形，即为所求保护煤柱的平面图； （8）计算因留设保护煤柱而呆滞的煤量。 9 3´ 3 30º 4 8 2´ 7 30º 1´ 6 5 图 4-7 用垂线法留设保护煤柱 -400m 2 1 60º -300m 4´ 12 -100m 10 s

4、s 11 -200m p 二、垂线法（Plumb Line Method） 上例的保护煤柱也可以用垂线法确定，其方法和步骤如下： （1） 确定受保护边界。 在平面图 （图 47） 先确定需要保护的范围， 然后加围护带 s=15m， 得受保护边界 1-2-3-4； （2）在受保护边界各点 1、2、3、4 向外按宽度 p = h ctg = 40 ctg 45 = 40m 划出矩形 62 1-2-3-4，即得表土层与基岩接触面上的受保护边界； （3）从 1、2、3、4各点分别做出线段 1-2和 1-4、2-1和 2-3、3-2和 3-4、4-3 和 4-1的垂线的长度 q、 l 分别按下式进行计算

5、：上山方向的垂线长 q 为 q= 下山方向的垂线长 l 为 (H h ctg 1 + ctg tg cos （4-9） l= (H h ctg 1 + ctg tg cos （4-10） 式中 H 计算 1、2、3、4位置的煤层埋藏深度，它可以从煤层底板等高线图上量取 ； h 表土层厚度； 各受保护边界与煤层走向所夹的锐角； 煤层倾角； 、 斜向断面上的斜面移动角。 已知数据及计算结果列于表 4-4 中。 （4）在各垂线上按比例尺截取其垂线长，得点 5、6、12，依次连接各点并相交于 、。四边形、就是用垂线法留设的保护煤柱的平面图； （5）计算因留设保护煤柱而呆滞的煤量。 表 4-4 垂线长度

6、 q、l 的计算表 角点号 1 350 310 15 60 16 30 27 30 2 290 250 28 60 99 104 112 90 39 60 41 3 145 105 310 30 60 4 205 165 411 30 79 55 412 60 H Hh 垂线 q l 垂线法长度 q、l 计算公式推推导如下： 图 4-8 为通过 点并与建筑物保护边界线垂直的断面图。保护边界与煤层走向相交成 角，而此断面与煤层走向相交成 90°- 角，H 为未考虑表土层厚度时的煤层埋藏深度， 为煤层的伪倾角。从图 4-9 可知 tg = OO = OAtg = OBtg 。 OO OO

7、 ， tg = ，而 O B = O A cos ，因此， OA OB 煤层伪倾角 与倾角 和 之间的关系为 tg = tg cos 在图 4-8 的 D B 中，有 （4-11） tg = 在 DA 中，有 H h1 q tg = H + h2 l 在 AOD 和 BOD 中，有 63 tg = h1 h2 = q l tg = H + tg l 因此有： tg = H tg q 将式（4-11）代入上式，可得 q= H ctg 1 + ctg tg cos H ctg 1 ctg tg cos l= 考虑到表土层的厚度 h 后，即可得式（4-9）和（4-10）两式。 a ´ ´ H D