《保护煤柱设计》PPT课件.ppt

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1、建筑物下采煤的建筑物下采煤的4条技术路线：条技术路线：留设保护煤柱留设保护煤柱建筑物搬迁建筑物搬迁减小开采引起的变形减小开采引起的变形提高建筑物抗变形能力提高建筑物抗变形能力2-2建筑物保护煤柱设计建筑物保护煤柱设计保护煤柱保护煤柱是指专门留在井下不予采出的、旨在保护其上方岩层内部和地表的上述保护对象不受开采影响的那部分煤炭。留设保护煤柱是保护岩层内部和地表建筑物、构筑物免受开采影响的一种比较可靠的方法。缺点：1、有一部份煤炭留在地下暂时或永远不能采出，造成大量煤炭资源的损失，缩短矿井生产年限；2、由于留设保护煤柱，是采掘工作复杂化和采掘工程量增大，还会导致局部矿压集中，给矿井生产造成危害。工

2、业场地建筑物和构筑物，矿井主要通风机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。房及其风道等设施。国国务务院院明明令令保保护护的的文文物物、纪纪念念性性建建（构构）筑筑物。物。采采用用不不搬搬迁迁或或就就地地重重建建采采煤煤在在技技术术上上不不可可能能或或经经济济上上不不合合理理，搬搬迁迁又又无无法法实实现现或或在在经经济济上严重不合理的建筑物或构筑物。上严重不合理的建筑物或构筑物。需要留设保护煤柱的地面建筑物需要留设保护煤柱的地面建筑物需要留设保护煤柱的地面建筑物需要留设保护煤柱的地面建筑物采采后后重重要要建建筑筑物物或或构构筑筑物物所所在在的的地地表表可可能能产产生生抽抽冒冒、

3、切切冒冒、滑滑坡坡等等形形式式的的塌塌陷陷漏漏斗斗坑坑、突突然然下下沉沉或或滑滑动动崩崩塌塌，造造成成对对重重要要建建（构构）筑物地基严重破坏的。筑物地基严重破坏的。建建（构构）筑筑物物所所在在的的地地表表下下面面潜潜水水位位较较高高，采采后后因因地地表表下下沉沉导导致致建建（构构）筑筑物物及及其其附附近近地地面面积积水水，又又不不能能自自流流排排泄泄或或采采用用人人工工排排泄泄方法经济上不合理的。方法经济上不合理的。需要留设保护煤柱的地面建筑物需要留设保护煤柱的地面建筑物重重要要河河（湖湖、海海）堤堤、库库（河河）坝坝、船船闸闸、泄泄洪洪闸闸、泄泄水水隧隧道道和和水水电电站站等等大大型型水水

4、工工建建筑工程。筑工程。高速公路、机场跑道。高速公路、机场跑道。建建筑筑物物、水水体体、铁铁路路及及主主要要井井巷巷煤煤柱柱留留设设与压煤开采规程与压煤开采规程中华人民共和国国家煤炭工业局，中华人民共和国国家煤炭工业局，2000.6保护煤柱留设原理保护煤柱留设原理在在保保护护对对象象的的下下方方留留一一部部分分煤煤炭炭不不开开采采，使使其其周周围围的的煤煤炭炭开开采采对对保保护护对对象象不不产产生生危危险险性性的的移移动和变形。动和变形。建筑物受保护面积建筑物受保护面积地面建筑物本身的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建筑物周围增加了围护带后扩展的面积积增加围护带的目的：

5、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（构）筑物保护等级与围护带宽度建建筑筑物物保保护等级护等级III围围护护带带宽宽度度(m)2015105围护带尺寸取决于建筑物的重要性和破坏后围护带尺寸取决于建筑物的重要性和破坏后的后果。的后果。工业广场煤柱；工业广场煤柱；风井煤柱；风井煤柱；铁路煤柱；铁路煤柱；村庄煤柱。村庄煤柱。毕业设计为保护地面建筑物需留设的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保护煤柱留设参数1）移动角）移动角岩层（基岩）移动

6、角岩层（基岩）移动角、煤层倾角煤层倾角50时时,=,=-0.5黄土层黄土层=55 松散层移动角松散层移动角 风化堆积物风化堆积物=45 富水坡积物或砂层富水坡积物或砂层=35 h h 采采深深不不同同，煤煤柱柱留留设设宽宽度度不不同同，采采深深愈愈大大，煤煤柱柱留留设设宽度愈大。冲积层愈厚，煤柱留设宽度愈大宽度愈大。冲积层愈厚，煤柱留设宽度愈大2）围护带）围护带保护面积保护面积=建筑物本身建筑物本身+围护带围护带围护带的：围护带的：抵抵消消移移动动角角的的误误差差测测量量中中井井上上下下位置不准确误差位置不准确误差围围护护带带尺尺寸寸取取决决于于建建筑筑物物的的重重要要性和破坏后的后果。性和破

7、坏后的后果。保护等级保护等级宽度宽度(m)2015105三、垂直三、垂直剖面剖面法设计保护煤柱法设计保护煤柱作图法作图法:沿沿煤煤层层走走向向和和倾倾向向作作剖剖面面，在在剖剖面面上上由由岩岩层层移移动动角角确确定定煤煤柱柱宽宽度度，并并投投影影到到平平面面图图上上，得得到到保护煤柱边界。保护煤柱边界。所需资料所需资料：移动角移动角煤层底板等高线煤层底板等高线井田地质剖面井田地质剖面井上下对照图井上下对照图结果为结果为对称的梯形。对称的梯形。注注意意的的问问题题：梯梯形形上上下边与煤层走向平行。下边与煤层走向平行。作作图图法法比比较较简简单单，但但增增大大了了煤煤柱柱尺尺寸寸，煤煤柱损失较大。

8、柱损失较大。垂直剖面法煤柱尺寸的计算垂直剖面法煤柱尺寸的计算倾倾向向剖剖面面上上4 4、垂线法（、垂线法（计算法）计算法）设计保护煤柱设计保护煤柱 计算从保计算从保护边界所护边界所做的垂线做的垂线长度长度s=hctg 垂线计算垂线计算过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涉涉及及单单独独线线条条的的保保护护对对于于每每条条线线来来说说，只只有有伪伪倾倾斜斜上上山山方方向向的的移移动动角角 或或伪伪倾倾斜斜下下山山方方向向的的移移动角动角；埋埋深深变变化化，垂垂线线长长度不同度不同垂线法设计保护煤柱分析垂线法设计保

9、护煤柱分析 铁路保护煤柱留设铁路保护煤柱留设以下情况需要留设铁路保护煤柱：以下情况需要留设铁路保护煤柱：1、国家一级、二级铁路；、国家一级、二级铁路；2、国家三级铁路：薄及中厚煤层、国家三级铁路：薄及中厚煤层H/M60厚煤层及煤层群厚煤层及煤层群H/M80；3、工矿专用铁路：薄及中厚煤层、工矿专用铁路：薄及中厚煤层H/M40厚煤层及煤层群厚煤层及煤层群H/M60；4、铁铁路路隧隧道道：全全长长大大于于20m的的铁铁路路桥桥，一一、二二级级铁路线上的一、二级铁路车站；铁路线上的一、二级铁路车站；5、采采用用其其他他方方法法处处理理，技技术术上上不不可可能能或或经经济济上上不合理的铁路及其建筑物；

10、不合理的铁路及其建筑物；6、有严重滑坡危险又难以处理的铁路线；、有严重滑坡危险又难以处理的铁路线；铁路保护煤柱留设铁路保护煤柱留设以以铁铁路路保保护护煤煤柱柱为为例例推推导导任任意意剖剖面面处处垂垂线线长度长度已知条件已知条件:铁路与煤层斜交，交角为铁路与煤层斜交，交角为表土层厚表土层厚h，移动角移动角，基岩移动角为基岩移动角为，和和 煤层各点的埋深煤层各点的埋深Hi和真倾角和真倾角 铁路路基和其两侧围护带宽度之和为铁路路基和其两侧围护带宽度之和为T铁路保护煤柱留设铁路保护煤柱留设铁路直线段保护煤柱总宽度铁路直线段保护煤柱总宽度W=T+2S+l+qS=hctg 铁路保护煤柱留设铁路保护煤柱留设

11、铁铁路路保保护护煤煤柱柱留留设设伪倾斜角伪倾斜角、真倾斜角、真倾斜角 和和 角的关系角的关系EF=CEtg，EF=EDtg，CE/ED=cos CEtg=EDtg，tgtg=cos=cos tg tg 铁路保护煤柱留设铁路保护煤柱留设铁路保护煤柱留设铁路保护煤柱留设铁路直线段保护柱煤柱总宽度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 3 3、伪倾斜基岩移动角和真倾斜基、伪倾斜基岩移动角和真倾斜基岩移动角的关系岩移动角的关系、下山、上山和走向移动角下山、上山和走向移动角 保护面积边

12、界线与煤层走向所夹的锐角，保护面积边界线与煤层走向所夹的锐角，单元开采下沉盆地单元开采下沉盆地下半部分椭圆方程下半部分椭圆方程处斜率椭圆切点微分直线的方程还可写为：直线的方程还可写为：xcos+ysin=p将将x1,y1代入椭圆方程代入椭圆方程YXbbcappoCCKLM(x1,y1)(x1,y1)满满足足椭椭圆圆方方程程Ctg2=ctg2 cos2+ctg2 sin2 Ctg2=ctg2 cos2+ctg2 sin2 =0=为下山移动角；为下山移动角；=为上山移动角为上山移动角=90，=，=为走向移动角为走向移动角 角角的讨的讨论论作业已知保护物等级为已知保护物等级为级级，平面形状，平面形状为为矩形，矩形，受受护护面面积为积为100*200m2,其其长边长边与煤与煤层层走走向斜交成向斜交成=600.煤煤层层地地质质条件条件为为：煤：煤层倾层倾角角=300,煤煤层层在受在受护护范范围围中央的埋深中央的埋深H0=250m,地面地面标标高高为为零，松散零，松散层层厚度厚度h=40m，煤，煤层层厚度厚度m=2.5m。矿矿区地表移区地表移动资动资料料=730,=550，松散松散层层移移动动角角=450。试试用垂直剖面法留用垂直剖面法留设该设该建筑物的建筑物的保保护护煤柱，并表示其煤柱，并表示其压压煤量。煤量。