保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)

1、建筑物下采煤的4條技術(shù)路線： 留設(shè)保護(hù)煤柱 建筑物搬遷 減小開采引起的變形 提高建筑物抗變形能力,2-2 建筑物保護(hù)煤柱設(shè)計(jì),保護(hù)煤柱是指專門留在井下不予采出的、旨在保護(hù)其上方巖層內(nèi)部和地表的上述保護(hù)對(duì)象不受開采影響的那部分煤炭。 留設(shè)保護(hù)煤柱是保護(hù)巖層內(nèi)部和地表建筑物、構(gòu)筑物免受開采影響的一種比較可靠的方法。,缺點(diǎn)：,1、有一部份煤炭留在地下暫時(shí)或永遠(yuǎn)不能采出，造成大量煤炭資源的損失，縮短礦井生產(chǎn)年限； 2、由于留設(shè)保護(hù)煤柱，是采掘工作復(fù)雜化和采掘工程量增大，還會(huì)導(dǎo)致局部礦壓集中，給礦井生產(chǎn)造成危害。,工業(yè)場(chǎng)地建筑物和構(gòu)筑物，礦井主要通風(fēng)機(jī)房及其風(fēng)道等設(shè)施。 國(guó)務(wù)院明令保護(hù)的文物、紀(jì)念性建（

2、構(gòu)）筑物。 采用不搬遷或就地重建采煤在技術(shù)上不可能或經(jīng)濟(jì)上不合理，搬遷又無(wú)法實(shí)現(xiàn)或在經(jīng)濟(jì)上嚴(yán)重不合理的建筑物或構(gòu)筑物。,需要留設(shè)保護(hù)煤柱的地面建筑物,需要留設(shè)保護(hù)煤柱的地面建筑物,采后重要建筑物或構(gòu)筑物所在的地表可能產(chǎn)生抽冒、切冒、滑坡等形式的塌陷漏斗坑、突然下沉或滑動(dòng)崩塌，造成對(duì)重要建（構(gòu)）筑物地基嚴(yán)重破壞的。 建（構(gòu)）筑物所在的地表下面潛水位較高，采后因地表下沉導(dǎo)致建（構(gòu)）筑物及其附近地面積水，又不能自流排泄或采用人工排泄方法經(jīng)濟(jì)上不合理的。,需要留設(shè)保護(hù)煤柱的地面建筑物,重要河（湖、海）堤、庫(kù)（河）壩、船閘、泄洪閘、泄水隧道和水電站等大型水工建筑工程。 高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道。 建筑物、水體

3、、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程 中華人民共和國(guó)國(guó)家煤炭工業(yè)局，2000.6,保護(hù)煤柱留設(shè)原理,在保護(hù)對(duì)象的下方留一部分煤炭不開采，使其周圍的煤炭開采對(duì)保護(hù)對(duì)象不產(chǎn)生危險(xiǎn)性的移動(dòng)和變形。,建筑物受保護(hù)面積,地面建筑物本身的面積 建筑物周圍增加了圍護(hù)帶后擴(kuò)展的面積 增加圍護(hù)帶的目的： 抵消留設(shè)保護(hù)煤柱時(shí)移動(dòng)角的誤差 抵消井上下位置關(guān)系確定不準(zhǔn)確誤差,建（構(gòu)）筑物保護(hù)等級(jí)與圍護(hù)帶寬度,圍護(hù)帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后的后果。,工業(yè)廣場(chǎng)煤柱； 風(fēng)井煤柱； 鐵路煤柱； 村莊煤柱。,畢業(yè)設(shè)計(jì)為保護(hù)地面建筑物需留設(shè)的煤柱,保護(hù)煤柱留設(shè)參數(shù),1）移動(dòng)角 巖層（基巖）移動(dòng)角 、 煤層傾角50時(shí),

4、= , = -0.5 黃土層= 55 松散層移動(dòng)角 風(fēng)化堆積物 =45 富水坡積物或砂層=35 ,采深不同，煤柱留設(shè)寬度不同，采深愈大，煤柱留設(shè)寬度愈大。沖積層愈厚，煤柱留設(shè)寬度愈大,2）圍護(hù)帶,保護(hù)面積=建筑物本身+圍護(hù)帶 圍護(hù)帶的： 抵消移動(dòng)角的誤差測(cè)量中井上下位置不準(zhǔn)確誤差 圍護(hù)帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后的后果。 保護(hù)等級(jí) 寬度(m) 20 15 10 5,三、垂直剖面法設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱,作圖法: 沿煤層走向和傾向作剖面，在剖面上由巖層移動(dòng)角確定煤柱寬度，并投影到平面圖上，得到保護(hù)煤柱邊界。 所需資料： 移動(dòng)角 煤層底板等高線 井田地質(zhì)剖面 井上下對(duì)照?qǐng)D,結(jié)果為對(duì)稱的梯形。 注意的問

5、題：梯形上下邊與煤層走向平行。 作圖法比較簡(jiǎn)單，但增大了煤柱尺寸，煤柱損失較大。,垂直剖面法煤柱尺寸的計(jì)算,傾向剖面上,4、垂線法（計(jì)算法）設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱,計(jì)算從保護(hù)邊界所做的垂線長(zhǎng)度,s = hctg,垂線計(jì)算,過a、b、c、d角點(diǎn)，分別作垂直ab、bc、cd和ad直線的垂線，la1和lb，qb和qc1，qc2和qd，la2和ld,涉及單獨(dú)線條的保護(hù) 對(duì)于每條線來(lái)說，只有偽傾斜上山方向的移動(dòng)角或偽傾斜下山方向的移動(dòng)角； 埋深變化，垂線長(zhǎng)度不同,垂線法設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱分析,鐵路保護(hù)煤柱留設(shè),以下情況需要留設(shè)鐵路保護(hù)煤柱： 1、國(guó)家一級(jí)、二級(jí)鐵路； 2、國(guó)家三級(jí)鐵路：薄及中厚煤層H/M60 厚煤層及煤

6、層群H/M80； 3、工礦專用鐵路：薄及中厚煤層H/M40 厚煤層及煤層群H/M60； 4、鐵路隧道：全長(zhǎng)大于20m的鐵路橋，一、二級(jí)鐵路線上的一、二級(jí)鐵路車站； 5、采用其他方法處理，技術(shù)上不可能或經(jīng)濟(jì)上不合理的鐵路及其建筑物； 6、有嚴(yán)重滑坡危險(xiǎn)又難以處理的鐵路線；,鐵路保護(hù)煤柱留設(shè),以鐵路保護(hù)煤柱為例推導(dǎo)任意剖面處垂線長(zhǎng)度 已知條件: 鐵路與煤層斜交，交角為 表土層厚h，移動(dòng)角， 基巖移動(dòng)角為，和 煤層各點(diǎn)的埋深Hi和真傾角 鐵路路基和其兩側(cè)圍護(hù)帶寬度之和為T,鐵路保護(hù)煤柱留設(shè),鐵路直線段保護(hù)煤柱總寬度W=T+2S+l+q,S=hctg,鐵路保護(hù)煤柱留設(shè),鐵路保護(hù)煤柱留設(shè),偽傾斜角、真傾

7、斜角和角的關(guān)系,EF=CEtg，EF=ED tg，CE/ ED = cos CEtg =ED tg，tg=cos tg,鐵路保護(hù)煤柱留設(shè),鐵路保護(hù)煤柱留設(shè),鐵路直線段保護(hù)柱煤柱總寬度W=T+2S+l+q,S=hctg,ctg 2 =ctg 2 cos2+ctg 2 sin 2 ctg 2=ctg 2 cos 2 +ctg 2 sin 2 ,3、偽傾斜基巖移動(dòng)角和真傾斜基巖移動(dòng)角的關(guān)系,、下山、上山和走向移動(dòng)角 保護(hù)面積邊界線與煤層走向所夾的銳角，,單元開采下沉盆地,下半部分橢圓方程,處斜率,橢圓切點(diǎn),微分,直線的方程還可寫為： xcos+ysin=p,將x1,y1代入橢圓方程,(x1, y1)滿足橢圓方程,Ctg2=ctg2 cos2 +ctg2sin2 Ctg2=ctg2cos2+ctg2sin2 =0 = 為下山移動(dòng)角；=為上山移動(dòng)角 =90，=，= 為走向移動(dòng)角,角的討論,作業(yè),已知保護(hù)物等級(jí)為級(jí)，平面形狀為矩形，受護(hù)面積為100*200m2,其長(zhǎng)邊與煤層走向斜交成=600.煤層地質(zhì)條件為：煤層