下合煤业村庄保护煤柱设计

1、槻山西下合煤业有限公司村庄保护煤柱设计地测科2017年9月25日保护煤柱设计一、保护煤柱留设目的和任务 保护煤柱是指专门留设在井下不予采出的、 目的是保护其上方岩 层内部和地表的上述保护对象不受开采影响的那部分煤体。 留设保护 煤柱是保护各类防水、上覆岩层和地面建筑、构筑物不受开采影响。 为了煤矿能够安全生产建设避免因地下采矿引发的房屋裂缝、 倒塌等 威胁居民生命财产安全的地质灾害发生， 我矿对所有煤矿井田内的所 有村庄范围进行测绘、调查对村庄保护煤柱重新进行测量。二、依据规范1、国家安全监管总局 2017年5 月颁布的建筑物、水体、铁路 和主要井巷煤柱留设与压煤开采规范 ；2、井上下对照图；

2、3、煤层底板等高线图；4、批准的初步设计和安全设施设计；5、批准的地质报告（内附补 -1 钻孔各种数据）；6、煤矿安全规程。三、地质条件根据山西同地源地质矿产技术有限公司 2012年 2 月提交的山 西下合煤业有限公司补充勘探矿井地质报告中，在补 -1 号钻孔采 取的 15 号煤层的顶底板岩石样岩石物理、力学性质试验结果，叙述 15 号煤层顶底板力学性质如下：15号煤层：顶板以泥岩为主，厚度 6.76-6.80m,平均6.79m,泥岩抗压强度在17.620.0之间，平均18.7，抗拉强度0.50.6，平均0.6，为较软岩，属易冒落的松软顶板；15号煤层底板以泥岩为主，厚度2.00-3.48m,

3、平均2.74m,泥岩抗压强度22.024.0，平均22.7 ,抗拉强度0.60.8，平均0.7，属较软岩。15号煤层顶底板岩石物理、力学性质详见表。煤层 位置岩性抗压强度（）抗拉强度（）抗剪强度平均平均摩角 内擦凝聚力系数（）15号泥岩17.6-20.00.5-0.630° 37'3.1顶18.70.615号泥岩22.0-24.0:0.6-0.834° 21'4.1底22.70.71、含煤性根据山西同地源地质矿产技术有限公司 2012年2月提交的山西下合煤业有限公司补充勘探矿井地质报告，矿区主要含煤地层为 上石炭统太原组和二叠系山西组。山西组地层平均厚度86

4、.41m,含煤5层，自上而下依次为1、2 上、2、3、3下号煤层，均为不可采煤层，煤层平均总厚 1.42 m,含 煤系数1.64 %。太原组地层厚度平均100.64m,含煤9层，自上而下依次为6、7、& 9、11、12、13、14、15号煤层，其中15号煤层为稳定可采煤层， 其它均为不可采煤层。煤层平均总厚5.61 m,含煤系数5.57 %，可采煤层厚3.37 m,可采煤层含煤系数3.36 %;煤系地层总厚187.05m,含煤总厚7.15m,含煤系数3.76%;可 采煤层厚3.38m,可采含煤系数1.81%。2012年 9月 13日山西省国土资源厅发放的采矿许可证（证号为）1 批准开采

5、 14、 15 号煤层， 14 号煤层为 不可采煤层，现开采 15 号煤层。2、可采煤层矿区内共含 1层可采煤层： 15号煤层，现述如下：15号煤层：位于太原组下段下部，上距K2灰岩6.76-15.61m ,平均9.14m。煤层厚度为3.11-3.80m，平均3.37m,矿区东部厚度大 于4m向北和西部厚度逐渐变小。煤层结构较简单，一般含夹矸1-2层，夹矸单层最大厚度0.35m。15号煤层矿区内埋深60-460m矿区 南部该煤层剥蚀,煤层露头由井巷控制,其余全部可采,可采指数 1.0,变异系数 11.09%, 15号煤层为稳定的赋煤区可采煤层,煤层稳 定程度为I类（I d）。顶板为泥岩，底板为

6、细砂岩和泥岩。四、开采技术条件1 、瓦斯根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【 2011】1635 号文“关于长治 市山西沁源康伟南山煤业有限公司等两座矿井 2011 年度矿井瓦斯等 级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”下合煤业开采 15 号煤层,矿 井瓦斯相对涌出量0.84m3,绝对涌出量0.14m3;二氧化碳相对涌出 量0.84m3,绝对涌出量0.14m3,属低瓦斯矿井。2、煤尘爆炸性 根据山西公信安全技术有限公司 2012年3 月 1 3日的检验报告, 下合煤业 15号煤层煤尘爆炸性试验结果为煤尘有爆炸性。在开采过程中，应做好防尘工作，杜绝事故发生。3、煤的自燃倾向性根据山西公信安全技术有限公司

7、2012年3月13日的检验报告， 下合煤业15号煤层煤样的自燃倾向性测试结果为：吸氧量为 0.493 , 煤层自燃倾向性等级为H级，属自燃煤层。根据矿井地质报告山西省煤炭工业局综合测试中心 2010年3月 23日的鉴定报告：井下J2点15号煤层吸氧量为0.853，自燃倾向性 等级为I级，属自燃煤层。在生产过程中应加强原煤的管理工作， 谨防因煤层的自燃而引发 的各类事故。4、地温、地压地质报告在补-1号钻孔进行了简易井温测量工作，见下表：补-1孔井温测量成果表测量深度（m100200233井温（C）15.216.717.4根据上述成果，平均地温梯度为1.8 C /100m,未发现地温异常,井下的

8、一般温度为13C19C，井田内属地温正常区。矿井在采掘过程中，均未发现地压异常。五、受护村庄概况（井田内各村庄情况）井田范围内有花豹拐村、下合村、东枣林村三个村庄，花豹拐村位于井田西北，下合村位于井田中部，东枣林村位于井田南部边缘。一）煤柱计算参数1、移动角正确选取移动角是保护煤柱设计的关键。 移动角是指在充分采动 或接近充分采动条件下，主断层面上临界变形值的点和开采边界的连 线与水平线在煤柱一侧所夹的角。 砖石结构房屋的临界变形值为：倾 斜±3,曲率+ 0.2 X10-3，水平变形£二+ 2。松散层和基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定， 松散层的移动角取 45°基岩

9、移动角取72°，松散层平均厚度43m基岩层平均厚度175m2、维护带保护煤柱留设时，由于地质采矿条件的差异、移动角的误差、井 上下位置关系的不准确等因素，使得所留设的保护煤柱的尺寸和位置 出现偏差。因此，留设的保护煤柱应具备一定的备用尺寸。建筑物受护范围应当包括受护对象和其围护带。围护带宽度必须 根据受护对象的保护等级确定，可以按下表规定的数值选用（建筑物 保护煤柱留设与压煤开采第十三条）。保护等级特III皿IV围护带宽度502015105根据国家有关规程，村庄房屋和一般公路属于H级保护围护带宽度为15m二）各村庄煤柱计算1、花豹拐村边界拐点坐标:点号坐标XYZ1占丄八、406742

10、93841760210132占厶八、4067358384175969983占J八、4067305384178059934占r八、4067444384177391009花豹拐村居民区分布范围，南北长137m,东西长266m,西北向东南倾斜，倾角约5°。1、 花豹拐村确定的边界1、2、3、4四个拐点圈定该村受护面积 边界，在外侧加围护带15m得受护面积边界 T、2、3、4。2、在受护面积边界 T、2、3、4向外按公式XB,所求 得表土层的宽度划出a、b、c、d点，表土层的宽度用下式求得：1点 标高1013m 基岩标高885m,黄土层厚度128m,128rriX 45° =128

11、m2点 标高998 m,基岩标高889m,黄土层厚度109m,109mx 45° =109m3点 标高993m基岩标高895m黄土层厚度98n,98mX 45° =98m4点 标高1009m 基岩标高 887m 黄土层厚度122 m ,122rriX 45° =122m3、 由表土层宽度所划出的a、b、c、d四边形保护煤柱边界用垂 线法圈定，由各点分别作线段、的垂线，各垂线长q（煤层上山方 向垂线长度）和L （煤层下山方向垂线长度），按下式计算：()/ ( 1Ba)()Y/ (1- YBa)围护带边界与煤层走向线之间所夹的锐角分别为、9 =45。，、0 =10&#

12、176;上山方向移动角 =73° 00 00下山方向丫 =71° 00 00 ,走向方向5 =72° 00 00根据下列公式求出 =(2B 29 + 2 5 29 )1/2Y =(2y 2 9 + 2 5 2 9 )1/29 =45° 时: =(273 ° 00 245° + 272° 00 245° )1/2 , =72° 31 54Y =(271 ° 245° + 272 ° 245° )1/2, 丫 =71° 30 409 =10° 时:=

13、(273° 210° 272° 210° )1/2,=73° 33 16丫 =(271 ° 210° 272° 210° )1/2, 丫 =71° 32 09求出0 =45° 时，B =72° 31 54Y =71° 30 400 =10° 时，B =73° 33 16Y =71° 32 09a、b、c、d各点基岩面至煤层垂深()值计算:a 点 ()=362128234mb 点()=328109219mc 点()=33098232md

14、点()=354122232m根据上述起始数据按公式计算各垂线的a1(234rriX 7132091- 7132 0910=80.46ma2(234rriX 7130401- 7130 4045=79.79mb3(219mx 7231 541+ 7231 5445=67.67mb4(219rriX 7333161+ 7333 1610=63.01mc5(232rriX 7333161+ 7333 1610=66.75mc6(232rriX 7231 541+ 7231 5445=71.69md7(232rrK 71° 30 40)/ (1- 71 ° 30 40 45

15、6; 5°)=79.11md8(232mK 71° 32 09)/ (1- 7132 09 45° 5°)=79.77m垂线长度q、L计算结果计算点号abcd（）m234219232232垂线a 1b 3c 5d7a 2b 4c 6d 8q67.67m66.75m63.01m71.69mL80.46m79.79m79.11m79.77m花豹拐村保护带最终边界线各拐点坐标:点号坐标XYa点406749438417444b点406728838417550c点406723438417893d点406752638417789结果：花豹拐村庄面积、占有储量：面积2

16、1190m,储量104572吨（10.5万吨）厚度3.5米保护煤柱面积、占有储量：面积63460吊，储量313175吨（31.3万吨）厚度3.5米。总计：面积84650吊，储量41.8万吨2、根据批准的初步设计，下合村未列入下合煤业90万吨/年建设项目采掘区域范围，故未计算煤柱下合村边界拐点坐标：点号坐标XYZ1占丄八、4067299384185919272占厶八、4066865384183799173占J八、4066640384183039114占r八、4066557384181969095点4066421384182799086点4066425384183139097点4066633384

17、185139128点406733938418928920下合村井田范围内下合村居民区分布范围，南北长995m,东西长760m，西北向东南倾斜，倾角约3°。3、根据批准的初步设计，东枣林村未列入下合煤业90万吨/年建设项目采掘区域范围，故未计算煤柱东枣林村边界拐点坐标：点号坐标XYZ1占丄八、4065777384184719102占厶八、4065853384186049233占J八、4065808384188079054占r八、4065874384188549375点4065926384189889366点4065938384192159127点406568438418854911东枣林村居民区井田范围内分布范围，南北长250m,东西长715m,西北向东南倾斜，倾角约