《保护煤柱的设计》PPT课件.ppt

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1、矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学柴华彬柴华彬测绘与国土信息工程学院测绘与国土信息工程学院 Mining subsidence矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学课程教学提纲课程教学提纲3421地表移动和变形规律地表移动和变形规律 地表移动和变形观测地表移动和变形观测保护煤柱的设计保护煤柱的设计 5建筑下采煤建筑下采煤 7铁路下采煤铁路下采煤地表移动和变形预计地表移动和变形预计6水体下采煤水体下采煤 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤

2、柱的设计保护煤柱的设计 1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 垂直断面法垂直断面法 1.3 1.3 垂线法垂线法矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点二知识点二知识点二知识点二:保护煤柱的定义保护煤柱的定义保护煤柱的定义保护煤柱的定义 知识点三知识点三知识点三知识点三:留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点知识点四知识点四知识点四知识点四:设计保护煤柱的必要性设计保护煤柱的必要性设计保护煤柱

3、的必要性设计保护煤柱的必要性知识点一知识点一知识点一知识点一:留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点一知识点一知识点一知识点一:留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所

4、讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点一知识点一知识点一知识点一:留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点一知识点一知识点一知识点一:留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的留设保护煤柱的目的矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所

5、讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点二知识点二知识点二知识点二:保护煤柱的定义保护煤柱的定义保护煤柱的定义保护煤柱的定义 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点三知识点三知识点三知识点三:留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点缺点缺点1:1:煤炭资煤炭资源浪费源浪费缺点缺点2:2:采掘工采掘工作复杂作复杂矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.

6、保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点三知识点三知识点三知识点三:留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点留设保护煤柱的优缺点缺点缺点3:3:局局部矿压集部矿压集中，给矿中，给矿井生产造井生产造成危害。成危害。矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾上一节所讲内容回顾知识点四知识点四知识点四知识点四:设计保护煤柱的必要性设计保护煤柱的必要性设计保护煤柱的必要性设计保护煤柱

7、的必要性矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 1.2 1.2 垂直断面法垂直断面法 本节所讲内容本节所讲内容本节所讲内容本节所讲内容矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 怎么设计保护煤柱怎么设计保护煤柱?-保护煤柱的留设原理保护煤柱的留设原理保护煤柱的留设原理保护煤柱的留设原理矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 煤层煤层矿山开采沉陷学矿山开采沉

8、陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 煤层煤层矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 留设煤

9、柱而呆滞的煤量留设煤柱而呆滞的煤量Q Q为为:式中式中,-煤层的倾角煤层的倾角;-煤的质量密度煤的质量密度m-m-煤层厚度煤层厚度A-A-平面图上保护煤柱的面积平面图上保护煤柱的面积矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 掌握几个概念掌握几个概念:移动角移动角松散层移动角松散层移动角围护带围护带矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 正确选取移动角是保护煤正确选取移动角是保护煤柱设计的关键。柱设计的关键。那么那么,什么叫移动角什么叫

10、移动角?矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 移动角移动角-地表移动盆地主断面上三个临界变形值地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为移动角。线与水平线在煤柱一侧的夹角称为移动角。走向方向：走向方向：；下山：；下山：；上山：；上山：；底板；底板。一般建筑物低于一般建筑物低于级损坏（裂缝宽度小于级损坏（裂缝宽度小于4mm4mm）。砖石结构房屋的临界变形值为）。砖石结构房屋的临界变形值为 矿山开采沉陷学矿山开

11、采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 什么叫松散层移动角什么叫松散层移动角?矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 松散层移动角松散层移动角-用基岩移动角自采空区边界划线和基岩用基岩移动角自采空区边界划线和基岩松散层交接面相交于松散层交接面相交于B B点，点，B B点至地表下沉为点至地表下沉为10mm10mm处的点处的点C C连线

12、与水平线在煤柱一侧所夹的锐角，用连线与水平线在煤柱一侧所夹的锐角，用表示。它不表示。它不受煤层倾角的影响，主要与松散层的特性有关。受煤层倾角的影响，主要与松散层的特性有关。矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 什么叫围护带什么叫围护带?矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 保护煤柱留设时，由于地质采矿条件的差异、移动角保护煤柱留设时，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的影响，使得的误差、井上下位置

13、关系的不准确等因素的影响，使得所留设的保护煤柱的尺寸和位置出现偏差。因此，留设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有一定的备用尺寸。加备用尺寸的方法的保护煤柱应具有一定的备用尺寸。加备用尺寸的方法如下如下:矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 目前在保护煤柱设计中，一般在地面上加围护带，目前在保护煤柱设计中，一般在地面上加围护带，即根据建筑物不同的保护级别，从建筑物边界向外扩即根据建筑物不同的保护级别，从建筑物边界向外扩展一定的范围，作为设计保护煤柱的受保护边界。展一定的范围，作为设计

14、保护煤柱的受保护边界。矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 矿区建筑物和构筑物的保护等级矿区建筑物和构筑物的保护等级 保护等级 主 要 建 筑 物 和 构 筑 物 国务院明令保护的文物和纪念性建筑物；一级火车站，发电厂主厂房；在同一跨度内有两台重型桥式吊车的大型厂房、平炉、水泥厂回转窖、大型选煤厂主厂房等；特别重要或特别敏感的、采动后可能导致发生重大生产、伤亡事故的建（构）筑物；铸铁瓦斯管道干线，大、中型矿井主要通风机房，瓦斯抽放站，高速公路，机场跑道，高层住宅楼等 高炉、焦化炉，220KV以上超高压输电线路杆

15、塔，矿区总变电所，立交桥；钢筋混凝土框架结构的工业厂房，设有桥式吊车的工业厂房、铁路煤仓、总机修厂等较重要的大型工业建（构）筑物；办公楼，医院，学校，剧院，百货大楼，二级火车站，长度大于20m的两层楼房和三层以上多层住宅楼；输水管干线和铸铁瓦斯管道支线；架空索道，电视塔及其转播塔无吊车设备的砖木结构工业厂房，三、四级火车站，砖木、砖混结构平房或变形缝区段小于20m的二层楼房，村庄砖瓦民房；高压输电线路杆塔，钢瓦斯管道等农村木结构承重房屋，简易仓库等矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 矿区建（构）筑物保护煤柱的

16、围护带宽度建筑物和构筑物的保护等级 围护带宽度s(m)20 15 10 5矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 保护煤柱留设所需的资料：保护煤柱留设所需的资料：1 1保护对象（如工业广场、房屋、铁路、立井等）保护对象（如工业广场、房屋、铁路、立井等）的特征及使用要求，矿区的地质条件及煤层埋藏条件；的特征及使用要求，矿区的地质条件及煤层埋藏条件；2 2符合精度要求的必要的图纸资料，如井田地质符合精度要求的必要的图纸资料，如井田地质剖面图，煤层底板等高线图，井上下对照图；剖面图，煤层底板等高线图，井上下对照图；3

17、3矿区地表移动参数以及断层、背向斜等地质构矿区地表移动参数以及断层、背向斜等地质构造情况。造情况。矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 垂直断面法垂直断面法设计保护煤设计保护煤柱的方法和步骤柱的方法和步骤 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 如图4-6，要设计一群重要建筑物的保护煤柱，保护等级为级，保护面积

18、的平面形状为矩形，面积为100m200m，长轴与煤层走向斜交=60。煤层倾角a=30，煤层在保护范围中央处的埋藏深度H0=250m地面标高为零，松散层厚度h=40m，煤层厚度mm。该地区的移动角参数为：=55，=73，=45，矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学4.4.保护煤柱的设计保护煤柱的设计 步骤：步骤：（1）沿煤层走向和倾向确定受护对象）沿煤层走向和倾向确定受护对象的边界，按宽的边界，按宽5-20m加围护带得受护面积加围护带得受护面积边界；边界；（2）确定保护煤柱边界：在受护面积边）确定保护煤柱边界：在受护面积边界与煤层走向平行或垂直时所作的垂直剖界与煤层走向平行或垂直时所作的垂直剖面上，在松散层和基岩内分别用移动角面上，在松散层和基岩内分别用移动角和和、画直线，作出保护煤柱边界。如画直线，作出保护煤柱边界。如图所示。图所示。矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学矿山开采沉陷学衷心感谢衷心感谢 各位老师和专家！各位老师和专家！