3-2-保护煤柱设计

一、需要留设保护煤柱的地面建筑物二、保护煤柱留设原理三、垂直剖面法设计保护煤柱四、垂线法（计算法）设计保护煤柱3-2保护煤柱设计方法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建筑物下采煤的4条技术路线工业场地建筑物和构筑物，矿井主要通风机房及其风道等设施。国务院明令保护的文物、纪念性建筑物。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。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）物地基严重破坏的。一、需要留设保护煤柱的地面建筑物建（构）物所在的地表下面潜水位较高，采后因地表下沉导致建（构）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。重要河（湖、海）堤、库（河）坝、船闸、泄洪闸、泄水隧道和水电站等大型水工建筑工程。高速公路、机场跑道。二、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建（构）筑物保护等级与围护带宽度建筑物保护等级ⅠⅡIIIⅣ围护带宽度(m)2015105围护带尺寸取决于建筑物的重要性和破坏后的后果。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保护煤柱留设参数1）移动角岩层（基岩）移动角、、松散层移动角黄土层风化堆积物4555砂层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，煤柱留设宽度愈大三、垂直剖面法设计保护煤柱作图法沿煤层走向和倾向做剖面，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C(k)mγA(q)-3503Ⅰm23p2-6B(q)D(k)-300Ⅰ-250Ⅰ-200-1502c′b′d′dmka′aqcnn2b2-100Ⅰnm2ⅠⅠmφ1hφn12nβⅠⅠ3qⅠⅠqδφ21qqkδkφⅠⅠh1k-300-350k3-100-150-200-2502四、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′γ′Ddldqdβ′A1aal2ala′-400-300γ′bqc′dacθb′bblbC2qqcc1cβ′100-200-1000150Bs=hctg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，la1和lb，qb和qc1，qc2和qd，la2和ldcos1)(cos1)(''''tgctgctghHltgctgctghHqiid′γ′Ddldqdβ′A1aal2ala′-400-300γ′bqc′dacθb′bblbC2qqcc1cβ′100-200-1000150Bθ•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′γ′Ddldqdβ′A1aal2ala′-400-300γ′bqc′dacθb′bblbC2qqcc1cβ′100-200-1000150Bθ垂线法设计保护煤柱分析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:铁路与煤层底板等高线所夹的锐角为θ表土层厚h，移动角，基岩移动角为，和煤层各点的埋深Hi和真倾角lhlTα′hqφβ′BHSⅠBHφSγ′hAⅠAlA-40Ⅰq0-2020θSTBSqⅠα′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+qS=hctglhlTα′hqφβ′BHSBHφSγ′hAAqα′lhlhHlhhHtglAlA'qhqhHqhhHtgqBqB'铁路保护煤柱留设qhlhtgql'''''tgqhHtgtglhHtgBA'''''1ctgtgctghHtgtghHlAA'''''1ctgtgctghHtgtghHqBB铁路保护煤柱留设α′CθαFEp2-10DCθEDθ伪倾斜角、真倾斜角和角的关系EF=CEtg，EF=EDtg′，CE/ED=cosCEtg=EDtg′，tg=costg''''''''cos1)(1)(cos1)(1)(ctgtgctghHctgtgctghHqctgtgctghHctgtgctghHlBBAA铁路保护煤柱留设lhlTα′hqφβ′BHSⅠBHφSγ′hAⅠAlA-40Ⅰq0-2020θSTBSqⅠα′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+qS=hctgctg2=ctg2cos2+ctg2sin2ctg2=ctg2cos2+ctg2sin2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，Ctg2=ctg2cos2+ctg2sin2Ctg2=ctg2cos2+ctg2sin2=0=为下山移动角；=为上山移动角=90，=，=为走向移动角lhlTα′hqφβ′BHSⅠBHφSγ′hAⅠAlA-40Ⅰq0-2020θSTBSqⅠα′角的讨论