保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)

1、.建筑物下采煤的建筑物下采煤的4條技術(shù)路線：條技術(shù)路線：留設(shè)保護(hù)煤柱留設(shè)保護(hù)煤柱建筑物搬遷建筑物搬遷減小開(kāi)采引起的變形減小開(kāi)采引起的變形提高建筑物抗變形能力提高建筑物抗變形能力2-2 建筑物保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)建筑物保護(hù)煤柱設(shè)計(jì).保護(hù)煤柱保護(hù)煤柱是指專門(mén)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(kāi)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(kāi)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

2、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)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。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（構(gòu)）筑國(guó)務(wù)院明令保護(hù)的文物、紀(jì)念性建（構(gòu)）筑物。物。采用不搬遷或就地重建采煤在技術(shù)上不可能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)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。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.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)采后重要建筑物或構(gòu)筑物所在的地

3、表可能產(chǎn)生抽冒、切冒、滑坡等形式的塌陷漏斗坑、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)）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。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，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。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、重要河（湖、海）堤、庫(kù)（河）壩、

4、船閘、泄洪閘、泄水隧道和水電站等大型水工建泄洪閘、泄水隧道和水電站等大型水工建筑工程。筑工程。 高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道。高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道。建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程與壓煤開(kāi)采規(guī)程中華人民共和國(guó)國(guó)家煤炭工業(yè)局，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(kāi)采，使其在保護(hù)對(duì)象的下方留一部分煤炭不開(kāi)采，使其周圍的煤炭開(kāi)采對(duì)保護(hù)對(duì)象不產(chǎn)生危險(xiǎn)性的移周圍的煤炭開(kāi)采對(duì)保護(hù)對(duì)象不產(chǎn)生危險(xiǎn)性的移動(dòng)和變形。動(dòng)和變形。-50-100-150-200.建筑物受保護(hù)面積建筑物受保護(hù)面積 地面建筑物本身

5、的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)展的面建筑物周圍增加了圍護(hù)帶后擴(kuò)展的面積積增加圍護(hù)帶的目的：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)帶寬度建（構(gòu)）筑物保護(hù)等級(jí)與圍護(hù)帶寬度 建 筑 物 保建 筑 物 保護(hù)等級(jí)護(hù)等級(jí)III圍 護(hù) 帶 寬圍 護(hù) 帶 寬度度(m)2015105圍護(hù)帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后圍護(hù)帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后的后果。的后果。工業(yè)廣場(chǎng)煤柱；工業(yè)廣場(chǎng)煤柱；風(fēng)井煤柱；風(fēng)井煤柱；鐵路煤柱；鐵路煤柱；村莊煤柱。村莊煤

6、柱。畢業(yè)設(shè)計(jì)為保護(hù)地面建筑物需留設(shè)的煤柱畢業(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)保護(hù)煤柱留設(shè)參數(shù)1）移動(dòng)角）移動(dòng)角巖層（基巖）移動(dòng)角巖層（基巖）移動(dòng)角 、 、 煤層傾角煤層傾角50時(shí)時(shí), = , = -0.5 黃土層黃土層 = 55 松散層移動(dòng)角松散層移動(dòng)角 風(fēng)化堆積物風(fēng)化堆積物 =45 富水坡積物或砂層富水坡積物或砂層 =35 h h 采深不同，煤柱留設(shè)寬度不同，采深愈大，煤柱留設(shè)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)寬度愈大寬度愈大。沖積層愈厚，煤柱留設(shè)寬度愈大2）圍護(hù)帶）圍護(hù)帶保護(hù)面積保護(hù)面積=建筑物本身建筑物本身+圍護(hù)帶圍護(hù)帶圍護(hù)帶的

7、：圍護(hù)帶的：抵消移動(dòng)角的誤差測(cè)量中井上下抵消移動(dòng)角的誤差測(cè)量中井上下位置不準(zhǔn)確誤差位置不準(zhǔn)確誤差圍護(hù)帶尺寸取決于建筑物的重要圍護(hù)帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后的后果。性和破壞后的后果。保護(hù)等級(jí)保護(hù)等級(jí) 寬度寬度(m) 20 15 10 5三、垂直三、垂直剖面剖面法設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱法設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱作圖法作圖法:沿煤層走向和傾向作剖面，在剖面上由巖層移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。保護(hù)煤柱邊界。所需資料所需資料：移動(dòng)角移動(dòng)角煤層底板等高線煤層底板等高線井田地質(zhì)剖面井田地質(zhì)剖面井上下對(duì)照?qǐng)D井上下對(duì)照

8、圖.C(k )mA(q )-3503m23p2-6B(q )D(k )-300-250-200-1502cbddmkaaqcnn2b2-100nm2 m1hn12n3q q21qqkkh1k-300-350k3-100-150-200-2502結(jié)果為結(jié)果為對(duì)稱的梯形。對(duì)稱的梯形。注意的問(wèn)題：梯形上注意的問(wèn)題：梯形上下邊與煤層走向平行。下邊與煤層走向平行。作圖法比較簡(jiǎn)單，但作圖法比較簡(jiǎn)單，但增大了煤柱尺寸，煤增大了煤柱尺寸，煤柱損失較大。柱損失較大。.垂直剖面法煤柱尺寸的計(jì)算垂直剖面法煤柱尺寸的計(jì)算nHBlsBmsqAHAhtgtghHlB)(tgtghHqA)(傾傾向向剖剖面面上上.4 4、垂

9、線法（、垂線法（計(jì)算法）計(jì)算法）設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱 計(jì)算從保計(jì)算從保護(hù)邊界所護(hù)邊界所做的垂線做的垂線長(zhǎng)度長(zhǎng)度dDdldqdA1aal2ala-400-300bqcdacbbblbC2qqcc1c100-200-1000150Bs = hctg .垂線計(jì)算垂線計(jì)算過(guò)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ldcos1)(cos1)(tgctgctghHltgctgctghHqiidDdldqdA1aal2ala-400-300bqcdacbbblbC2qqcc1c100-200-1000150B涉及單獨(dú)線條的保涉及單

10、獨(dú)線條的保護(hù)護(hù)對(duì)于每條線來(lái)說(shuō)，對(duì)于每條線來(lái)說(shuō)，只有偽傾斜上山方只有偽傾斜上山方向的移動(dòng)角向的移動(dòng)角 或偽或偽傾斜下山方向的移傾斜下山方向的移動(dòng)角動(dòng)角 ；埋深變化，垂線長(zhǎng)埋深變化，垂線長(zhǎng)度不同度不同dDdldqdA1aal2ala-400-300bqcdacbbblbC2qqcc1c100-200-1000150B垂線法設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱分析垂線法設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱分析 .鐵路保護(hù)煤柱留設(shè)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：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；、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、國(guó)家三級(jí)鐵路：薄及中厚煤層H/M60 厚煤層及煤層群厚煤層及煤層群H

11、/M80；3、工礦專用鐵路：薄及中厚煤層、工礦專用鐵路：薄及中厚煤層H/M40 厚煤層及煤層群厚煤層及煤層群H/M60；4、鐵路隧道：全長(zhǎng)大于、鐵路隧道：全長(zhǎng)大于20m的鐵路橋，一、二的鐵路橋，一、二級(jí)鐵路線上的一、二級(jí)鐵路車站；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、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；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；、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)鐵路保護(hù)煤柱留設(shè)以鐵路保護(hù)煤柱為例推導(dǎo)任意剖面處垂線以鐵路保護(hù)煤柱為例推導(dǎo)任意剖面處垂線長(zhǎng)度長(zhǎng)度已知條件已知條件: 鐵

12、路與煤層斜交，交角為鐵路與煤層斜交，交角為表土層厚表土層厚h，移動(dòng)角移動(dòng)角 ，基巖移動(dòng)角為基巖移動(dòng)角為 ， 和和 煤層各點(diǎn)的埋深煤層各點(diǎn)的埋深Hi和真傾角和真傾角 鐵路路基和其兩側(cè)圍護(hù)帶寬度之和為鐵路路基和其兩側(cè)圍護(hù)帶寬度之和為T(mén).lhlThqBHSBHShAAlA-40q0-2020STBSq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)煤柱總寬度鐵路直線段保護(hù)煤柱總寬度W=T+2S+l+qS=hctg .lhlThqBHSBHShAAqlhlhHlhhHtglAlAqhqhHqhhHtgqBqB鐵路保護(hù)煤柱留設(shè)鐵路保護(hù)煤柱留設(shè)qhlhtgqltgqhHtgtglhHtgBA1ctgtgct

13、ghHtgtghHlAA1ctgtgctghHtgtghHqBB鐵鐵路路保保護(hù)護(hù)煤煤柱柱留留設(shè)設(shè)CFEp2-10DCED偽傾斜角偽傾斜角、真傾斜角、真傾斜角 和和 角的關(guān)系角的關(guān)系EF=CEtg ，EF=ED tg ，CE/ ED = cos CEtg =ED tg ，tgtg=cos=cos tg tg cos1)(1)(cos1)(1)(ctgtgctghHctgtgctghHqctgtgctghHctgtgctghHlBBAA鐵路保護(hù)煤柱留設(shè)鐵路保護(hù)煤柱留設(shè).lhlThqBHSBHShAAlA-40q0-2020STBSq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)柱煤柱總寬度鐵路直線

14、段保護(hù)柱煤柱總寬度W=T+2S+l+qS=hctg ctg 2 =ctg 2 cos2 +ctg 2 sin 2 ctg 2 =ctg 2 cos 2 +ctg 2 sin 2 3 3、偽傾斜基巖移動(dòng)角和真傾斜基、偽傾斜基巖移動(dòng)角和真傾斜基巖移動(dòng)角的關(guān)系巖移動(dòng)角的關(guān)系 、 、 下山、上山和走向移動(dòng)角下山、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，保護(hù)面積邊界線與煤層走向所夾的銳角，.單元開(kāi)采下沉盆地單元開(kāi)采下沉盆地 xKSbHbHpc1M(x ,y )1yLPbaboacH下半部分橢圓方程下半部分橢圓方程2121xbay22220 xy dyabdx22xy dyab dx 處斜率

15、橢圓切點(diǎn)微分12222byax22dybxdxay 11( ,)M x y)(點(diǎn)斜式方程直線方程KL21112122222211112222221111()xbyyxxaya y ya yb x xb xa y yb x xa yb x 2222111122222211221(1)a yyb x xyxa ba bbayxyxba直線的方程還可寫(xiě)為：直線的方程還可寫(xiě)為：xcos +ysin =pcoscossinsin1sincos21212121paxpaxpbypbypypx將將x1,y1代入橢圓方程代入橢圓方程YXbbcappoCCKLM(x1,y1)(x1, y1)滿足橢圓方程滿足橢圓

16、方程222222222222222222222242224221221sincossincos1sincos1sincos1ctgHctgHctgHpbapbpabpbapabyaxCtg2 =ctg2 cos2 +ctg2 sin2 Ctg2 =ctg2 cos2 +ctg2 sin2 =0 = 為下山移動(dòng)角；為下山移動(dòng)角； = 為上山移動(dòng)角為上山移動(dòng)角 =90 ， = ， = 為走向移動(dòng)角為走向移動(dòng)角 lhlThqBHSBHShAAlA-40q0-2020STBSq 角角的討的討論論 .作業(yè) 已知保護(hù)物等級(jí)為已知保護(hù)物等級(jí)為級(jí)，平面形狀為矩級(jí)，平面形狀為矩形，受護(hù)面積為形，受護(hù)面積為100*200m2,其長(zhǎng)邊與煤其長(zhǎng)邊與煤層走向斜交成層走向