下合煤業(yè)村莊保護煤柱設計(共14頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 山西下合煤業(yè)有限公司村莊保護煤柱設計 地 測 科 2017年9月25日專心-專注-專業(yè)保 護 煤 柱 設 計 一、 保護煤柱留設目的和任務 保護煤柱是指專門留設在井下不予采出的、目的是保護其上方巖層內部和地表的上述保護對象不受開采影響的那部分煤體。留設保護煤柱是保護各類防水、上覆巖層和地面建筑、構筑物不受開采影響。為了煤礦能夠安全生產建設避免因地下采礦引發(fā)的房屋裂縫、倒塌等威脅居民生命財產安全的地質災害發(fā)生，我礦對所有煤礦井田內的所有村莊范圍進行測繪、調查對村莊保護煤柱重新進行測量。二、依據規(guī)范1、國家安全監(jiān)管總局2017年5月頒布的建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱

2、留設與壓煤開采規(guī)范；2、井上下對照圖；3、煤層底板等高線圖；4、批準的初步設計和安全設施設計；5、批準的地質報告（內附補-1鉆孔各種數據）；6、煤礦安全規(guī)程。三、地質條件根據山西同地源地質礦產技術有限公司2012年2月提交的山西下合煤業(yè)有限公司補充勘探礦井地質報告中，在補-1號鉆孔采取的15號煤層的頂底板巖石樣巖石物理、力學性質試驗結果，敘述15號煤層頂底板力學性質如下：15號煤層：頂板以泥巖為主，厚度6.76-6.80m,平均6.79m，泥巖抗壓強度在17.620.0MPa之間，平均18.7MPa，抗拉強度0.50.6MPa，平均0.6MPa，為較軟巖，屬易冒落的松軟頂板；15號煤層底板以泥

3、巖為主，厚度2.00-3.48m,平均2.74m，泥巖抗壓強度22.024.0MPa，平均22.7MPa，抗拉強度0.60.8MPa，平均0.7MPa，屬較軟巖。15號煤層頂底板巖石物理、力學性質詳見表。 煤層位置巖性抗壓強度（Mpa)抗拉強度(MPa)抗剪強度平均平均內摩擦角凝聚力系數（Mpa)15號頂泥巖17.6-20.018.70.5-0.60.630373.115號底泥巖22.0-24.022.70.6-0.80.734214.11、含煤性根據山西同地源地質礦產技術有限公司2012年2月提交的山西下合煤業(yè)有限公司補充勘探礦井地質報告，礦區(qū)主要含煤地層為上石炭統太原組和二疊系山西組。山西

4、組地層平均厚度86.41m，含煤5層，自上而下依次為1、2上、2、3、3下號煤層，均為不可采煤層，煤層平均總厚1.42，含煤系數1.64。太原組地層厚度平均100.64m，含煤9層，自上而下依次為6、7、8、9、11、12、13、14、15號煤層，其中15號煤層為穩(wěn)定可采煤層，其它均為不可采煤層。煤層平均總厚5.61，含煤系數5.57，可采煤層厚3.37，可采煤層含煤系數3.36；煤系地層總厚187.05m，含煤總厚7.15m，含煤系數3.76%；可采煤層厚3.38m，可采含煤系數1.81%。2012年9月13日山西省國土資源廳發(fā)放的采礦許可證（證號為C）批準開采14、15號煤層，14號煤層為

5、不可采煤層，現開采15號煤層。2、可采煤層礦區(qū)內共含1層可采煤層：15號煤層，現述如下：15號煤層：位于太原組下段下部，上距K2灰?guī)r6.76-15.61m，平均9.14m。煤層厚度為3.11-3.80m，平均3.37m，礦區(qū)東部厚度大于4m，向北和西部厚度逐漸變小。煤層結構較簡單，一般含夾矸1-2層，夾矸單層最大厚度0.35m。15號煤層礦區(qū)內埋深60-460m，礦區(qū)南部該煤層剝蝕，煤層露頭由井巷控制，其余全部可采，可采指數Km=1.0，變異系數Y=11.09%，15號煤層為穩(wěn)定的賦煤區(qū)可采煤層，煤層穩(wěn)定程度為類（d）。頂板為泥巖，底板為細砂巖和泥巖。4、 開采技術條件1、瓦斯根據山西省煤炭工

6、業(yè)廳晉煤瓦發(fā)【2011】1635號文“關于長治市山西沁源康偉南山煤業(yè)有限公司等兩座礦井2011年度礦井瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定結果的批復”下合煤業(yè)開采15號煤層，礦井瓦斯相對涌出量0.84m3/t，絕對涌出量0.14m3/min；二氧化碳相對涌出量0.84m3/t，絕對涌出量0.14m3/min，屬低瓦斯礦井。2、煤塵爆炸性根據山西公信安全技術有限公司2012年3月13日的檢驗報告，下合煤業(yè)15號煤層煤塵爆炸性試驗結果為煤塵有爆炸性。在開采過程中，應做好防塵工作，杜絕事故發(fā)生。3、煤的自燃傾向性根據山西公信安全技術有限公司2012年3月13日的檢驗報告，下合煤業(yè)15號煤層煤樣的自燃傾向性測

7、試結果為：吸氧量為0.49cm3/g，煤層自燃傾向性等級為級，屬自燃煤層。根據礦井地質報告山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心2010年3月23日的鑒定報告：井下J2點15號煤層吸氧量為0.85cm3/g，自燃傾向性等級為級，屬自燃煤層。在生產過程中應加強原煤的管理工作，謹防因煤層的自燃而引發(fā)的各類事故。4、地溫、地壓地質報告在補-1號鉆孔進行了簡易井溫測量工作，見下表： 補-1孔井溫測量成果表測量深度（m）100200233井溫（）15.216.717.4根據上述成果，平均地溫梯度為1.8/100m，未發(fā)現地溫異常，井下的一般溫度為1319，井田內屬地溫正常區(qū)。礦井在采掘過程中，均未發(fā)現地壓異常。五

8、、受護村莊概況（井田內各村莊情況）井田范圍內有花豹拐村、下合村、東棗林村三個村莊，花豹拐村位于井田西北，下合村位于井田中部，東棗林村位于井田南部邊緣。一）煤柱計算參數1、移動角正確選取移動角是保護煤柱設計的關鍵。移動角是指在充分采動或接近充分采動條件下，主斷層面上臨界變形值的點和開采邊界的連線與水平線在煤柱一側所夾的角。磚石結構房屋的臨界變形值為：傾斜i=3mm/m，曲率k=0.210-3mm/m，水平變形=2mm/m。松散層及基巖厚度參照鄰近鉆孔的資料確定，松散層的移動角取45，基巖移動角取72，松散層平均厚度43m，基巖層平均厚度175m。2、維護帶保護煤柱留設時，由于地質采礦條件的差異、

9、移動角的誤差、井上下位置關系的不準確等因素，使得所留設的保護煤柱的尺寸和位置出現偏差。因此，留設的保護煤柱應具備一定的備用尺寸。 建筑物受護范圍應當包括受護對象及其圍護帶。圍護帶寬度必須根據受護對象的保護等級確定，可以按下表規(guī)定的數值選用（建筑物保護煤柱留設與壓煤開采第十三條）。保護等級特圍護帶寬度/m502015105根據國家有關規(guī)程，村莊房屋和一般公路屬于級保護圍護帶寬度為15m。二）各村莊煤柱計算1、花豹拐村邊界拐點坐標：點號坐標點1013點998點993點1009花豹拐村居民區(qū)分布范圍，南北長137m，東西長266m，西北向東南傾斜，傾角約5。1、花豹拐村確定的邊界1、2、3、4四個拐

10、點圈定該村受護面積邊界，在外側加圍護帶15m，得受護面積邊界1、2、3、4。2、在受護面積邊界1、2、3、4向外按公式S=hctg，所求得表土層的寬度劃出a、b、c、d點，表土層的寬度用下式求得：1點 標高1013m，基巖標高885m，黃土層厚度128m，128mctg45=128m2點 標高998 m，基巖標高889m，黃土層厚度109m，109mctg45=109m3點 標高993m，基巖標高895m，黃土層厚度98m，98mctg45=98m4點 標高1009m，基巖標高887m，黃土層厚度122 m，122mctg45=122m3、由表土層寬度所劃出的a、b、c、d四邊形保護煤柱邊界用

11、垂線法圈定，由各點分別作線段ab、bc、cd、da的垂線，各垂線長q(煤層上山方向垂線長度)和L（煤層下山方向垂線長度），按下式計算：q=（H-h）ctg/（1+ctgcostg） L=（H-h）ctg/（1- ctgcostg）圍護帶邊界與煤層走向線之間所夾的銳角分別為ab、dc =45，ad、bc =10上山方向移動角=730000下山方向=710000,走向方向=720000根據下列公式求出ctg=(ctg2cos2+ ctg2sin2)1/2ctg=(ctg2cos2+ ctg2sin2)1/2=45時:ctg=(ctg27300cos245+ ctg27200sin245)1/2，=

12、723154ctg=(ctg271cos245+ ctg272sin245)1/2, =713040=10時:ctg=(ctg273cos210+ctg272sin210)1/2,=733316,ctg=(ctg271cos210+ctg272sin210)1/2,=713209求出=45時，=723154 =713040=10時，=733316 =713209a、b、c、d各點基巖面至煤層垂深（H-h）值計算：a點 （H-h）=362m-128m=234mb點 （H-h）=328m-109m=219mc點 （H-h）=330m-98m=232md點 （H-h）=354m-122m=232m根

13、據上述起始數據按公式計算各垂線的q 、L值a1 L=（234mctg713209）/（1- ctg713209cos10tg5） =80.46ma2 L=（234mctg713040）/（1- ctg713040cos45tg5） =79.79mb3 q=（219mctg723154）/（1+ ctg723154cos45tg5） =67.67mb4 q=（219mctg733316）/（1+ ctg733316cos10tg5） =63.01mc5 q=（232mctg733316）/（1+ ctg733316cos10tg5） =66.75mc6 q=（232mctg723154）/（1+

14、 ctg723154cos45tg5） =71.69md7 L=（232mctg713040）/（1- ctg713040cos45tg5） =79.11md8 L=（232mctg713209）/（1- ctg713209cos45tg5） =79.77m垂線長度q 、L計算結果計算點號abcd（H-h）m234219232232垂線a1a2b3 b4c5 c6d7 d8q67.67m 63.01m66.75m71.69mL80.46m79.79m79.11m79.77m花豹拐村保護帶最終邊界線各拐點坐標：點號坐標a點b點c點d點結果：花豹拐村莊面積、占有儲量：面積21190m2，儲量噸（1

15、0.5萬噸）厚度3.5米。保護煤柱面積、占有儲量： 面積63460m2，儲量噸（31.3萬噸）厚度3.5米?？傆嫞好娣e84650m2，儲量41.8萬噸2、根據批準的初步設計，下合村未列入下合煤業(yè)90萬噸/年建設項目采掘區(qū)域范圍，故未計算煤柱。下合村邊界拐點坐標：點號坐標點927點917點911點9095點9086點9097點9128點920下合村井田范圍內下合村居民區(qū)分布范圍，南北長995m，東西長760m，西北向東南傾斜，傾角約3。3、根據批準的初步設計，東棗林村未列入下合煤業(yè)90萬噸/年建設項目采掘區(qū)域范圍，故未計算煤柱。東棗林村邊界拐點坐標：點號坐標點910點923點905點9375點9366點9127點911東棗林村居民區(qū)井田范圍內分布范圍，南北長250m，東西長715m，西北向東南傾斜，傾角約3。六、計算成果 根據