似椭圆法留设保护煤柱及精度分析
陈俊杰,邹友峰,郭增长
(河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作 454003)
摘要:针对目前传统留设保护煤柱的方法存在的问题进行了分析,基于保护地面一点的原理,得出了保护地面一点的公式,进而提出了似椭圆法留设保护煤柱的原理,给出了留设保护煤柱的方法与步骤.实例分析表明,与传统垂直断面法相比,似椭圆法留设保护煤柱可以大大解放“三下”呆滞煤量.依据保护煤柱围护带留设的目的,通过对似椭圆法留设保护煤柱的精度进行分析,确定了似椭圆法留设保护煤柱围护带的宽度,并对其围护带宽度的合理性与适用性进行了探讨.
关 键 词:似椭圆法;保护煤柱;精度分析
中图分类号:TD823.5 文献标识码:A 文章编号:1007Ο7332(2006)06Ο0477Ο04
0 引 言
煤矿地下开采活动引起的岩层与地表移动,造成了地表上位于其影响范围内的建(构)筑物遭受不同程度的破坏.为了保护地表重要建(构)筑物,早在19世纪初,人们就开始研究在地下开采时留设保护煤柱以减小开采引起的地表变形对建(构)筑物的损害.近百年来,各国学者都进行了不懈的探索和研究,并取得了丰硕的成果[1].目前,留设保护煤柱一般是利用移动角或斜向移动角按几何方法进行,如垂直断面法、垂线法、数字标高投影法[2].在这些方法中,仅仅用了主断面上或少数几个斜向断面上的移动角,致使建(构)筑物角点处留下过大的煤柱.而且,随着煤层倾角的增大,角点多余煤柱急剧增大,甚至使保护煤柱的留设出现困难.为此,在保护地表建(构)筑物的前提下,基于保护地面一点原理,提出了保护煤柱留设的似椭圆法,使保护煤柱留设的面积减小到最低限度,大大节约了我国宝贵的煤炭资源.
1 保护地面一点的原理
理论分析和实际观测资料表明,在一般情况下,当
一定深度的地下单元被开采后,对水平地表有害影响的
波及范围形状为:水平煤层为圆形;倾斜煤层为不对称
的似椭圆形[2Ο3].
为了保护地面上的一点,如暂不考虑围护带,则在
深度为H的水平切面上,其保护范围也应是一个以该
保护点为中心的圆(水平煤层开采)或不对称的似椭圆
(倾斜煤层开采),如图1所示.
由图1可知,考虑到松散层厚度h及松散层移动角
φ,得倾斜半径分别为
ρ下=H+R ?tanγ′
tanγ′-tanα′;ρ上=H+R
?tanβ′
tanβ′+tanα′
,(1)
第25卷第6期2006年12月
河南理工大学学报
JOURNAL OF HENAN POL YTECHN IC UN IV ERSIT Y
Vol.25 No.6
Dec.2006
收稿日期:2006Ο08Ο16
基金项目:河南省教育厅科技攻关项目(2006440002);河南理工大学青年自然科学基金资助项目(646121)作者简介:陈俊杰(1972Ο),男,副教授,河南柘城人,从事开采沉陷与矿山测量方面的教学与研究工作.
式中,tan α′=tan αcos ;;cot β′=cot 2β?cos 2θ+cot 2δ?sin 2;;cot γ′=cot 2γ?cos 2θ+cot 2δ?sin 2;.其中,;为保护面积边界与煤层走向所夹的锐角;α′为煤层的伪倾角;β′为斜交剖面下山方向移动角;γ′为斜交剖面上山方向移动角.
公式(1)为地面上保护一点的通用公式.地面一点的保护煤柱范围,对于平面来说,该投影为一“哑铃”状的似椭圆;对于空间来说,基岩面以上为一圆锥,基岩面以下为一圆台(水平煤层),或者一个上底面为圆,下底面为“哑铃”状的的空间体(倾斜煤层).
2 似椭圆法留设保护煤柱
基于保护地面一点原理,依据公式(1),绘制出地
面上保护范围的临界面标高投影图,与煤层底板等高线
的交线所围的范围即为所需留设煤柱的水平投影.该方
法作者称其为似椭圆法留设保护煤柱.其留设的方法和
步骤如下:
(1)绘制保护一点的单元似椭圆标高投影图.在选
定了各种基岩移动角参数的松散层厚度及其移动角参数
后,即可利用公式(1)绘制出保护一点的单元似椭圆
曲线[2],如图2所示.
(2)以一点的单元似椭圆标高投影图为基础,绘制
保护建(构)筑物的保护煤柱.给出所有角点的单元影
响椭圆,并在保护区域外侧作各相邻角点的单元似椭圆
的公切线,各切线所围的区域即为保护煤柱范围,如图
3所示.
3 与传统留设保护煤柱方法的比较
峰峰集团万年矿13264工作面东侧有一座需要保护的庙
宇,面积为100m ×200m ,庙宇的长轴与煤层走向斜交,夹
角为30°,地面标高为+300m ,表土层厚度为20m ,庙宇中
心处煤层的埋藏深度为500m ,煤层倾角α为15°.庙宇的保
护等级按Ⅱ级对待(围护带的宽度S 为15m ),移动角参数
δ=78°,γ=80°,β=62°,表土层移动角φ=45°[7].分别按
似椭圆法和垂直断面法2种方法设计保护煤柱,如图4所示.
在图4中,梯形M N PQ 所围的区域为用垂直断面法所
作的保护煤柱,曲线AB CD EFGH 所围的区域为似椭圆法所
作的保护煤柱.在相同的地质采矿条件下,垂直断面法只利
用了主断面上的移动角δ,β,γ,所以它们在角点处均留下
了过大的煤柱.通过分析,似椭圆法留设的保护煤柱面积比
垂直断面法的少25%.
4 似椭圆法留设煤柱的精度分析
4.1 计算误差
对公式(1)中各变量求导,根据误差传递定律[4],得影响半径的中误差为
m 2ρ
=5ρ5γ2?m 2γ+5ρ5δ2?m 2δ+5ρ5α2?m 2α+5ρ5H 2?m 2H +5ρ5h 2?m 2h +5ρ5φ
2?m 2φ,(2)式中,m ρ为影响半径ρ的中误差;m γ为基岩移动角γ的中误差;m δ为基岩移动角δ的中误差;m α为8
74 河南理工大学学报(自然科学版) 2006年第25卷
煤层倾角α的中误差;m H 为基岩厚度H 的中误差;m h 为松散层厚度h 的中误差;m φ为松散层移动角φ的中误差.
由公式(2),可得影响半径的计算误差.
4.2 绘图误差分析
绘图误差包括:圈定围护带范围,外推围护带,松散
层所形成的移动范围,基岩所形成的移动范围等.若每次
展点的误差为0.1mm [5Ο6],根据误差传递定律,总的展
点误差为
m 展=4×0.12×M /1000,
(3)
式中,M 为比例尺分母.以2倍的中误差作为极限误差来确定围护带宽度S ,
则由(2)、(3)式得
S =2m 2展+m 2ρ.
(4)4.3 保护煤柱围护带宽度的确定
保护煤柱围护带留设的目的是为了使保护煤柱留设的
误差不至于引起建(构)筑物的破坏.依据该思路,对似
椭圆法留设保护煤柱的精度予以分析,确定似椭圆法留设
保护煤柱围护带的宽度.
以峰峰集团万年矿地质采矿条件为例[7].保护煤柱设
计图纸的比例尺为1∶2000,得到似椭圆法留设保护煤柱的
围护带宽度,如表1所示.
4.4 围护带宽度的合理性分析
(1)由表1可以看出,围护带宽度随着开采深度的增加而增加,当开采深度超过250m 时,围护带的宽度已超过Ⅰ级保护对象的最大值20m [8],此时,围护带宽度已经不能
起到其应有的作用了.
表1 围护带宽度的确定Tab.1 Deciding width of protection band 开采深度H /m 围护带宽度S /m 开采深度H /m 围护带宽度S /m <100
5～10500～80050～70100～200
10～20800～100070～90200～50020～501000～120090～110(2)《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的围护带宽度是根据建(构)筑物的重要程度和保护级别的高低,参照浅部开采条件下部分矿区的实测资料,依据经验规定出来的,没有考虑开采深度的大小,缺乏必要的科学分析和理论依据.在深部开采条件下,保护级别较低时,所加的围护带宽度不能起到应有的保护作用.
(3)《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的围护带宽度,并没有考虑上覆岩层的性质、基岩移动角等因素的影响,当建(构)筑物的保护级别一定时,则围护带宽度也就确定了.在深部开采条件下,要综合考虑该矿区的地质采矿条件[9],确定矿区保护煤柱的围护带宽度.
(4)按似椭圆法确定的围护带宽度,具有理论基础,考虑了开采深度的影响,充分反映了移动变形参数的误差对煤柱尺寸的影响规律,较大程度上反映了客观实际.尤其是在深部开采条件下,似椭圆法确定的围护带宽度较为科学合理.
5 结 论
(1)提出了留设保护煤柱的新方法———似椭圆法.
(2)实践证明,在确保地表建(构)筑物不受开采影响的前提下,与传统的留设煤柱方法相比,似椭圆法可以使保护煤柱留设的面积减小到最低限度.
(3)通过对似椭圆法留设煤柱的精度分析,给出了留设保护煤柱的围护带宽度.
974第6期 陈俊杰等:似椭圆法留设保护煤柱及精度分析
参考文献:
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炭工业出版社,2000.
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Design Protective Coal Pillar with Method of
Similar Ellipse and Its Precision Analyzed
CHEN J un Οjie ,ZOU Y ou Οfeng ,GUO Zeng Οzhang
(School of S urvey and L and Inf ormation Engi neeri ng ,Henan Polytechnic U niversity ,Jiaoz uo 454003,Chi na )
Abstract :Some problems with traditional design protective coal pillar method are analyzed.Based on the principle of protection a point on the ground ,the formula of protection a point on the ground is obtained.The paper puts forward the principle of similar ellipse method to design coal pillar for protection of build 2ings ,and the method and steps are proposed.In the light of practice instance and compared with tradi 2tional vertical section method ,similar ellipse method to design protective coal pillar can liberate “three un 2derground ”stagnant coal greatly.Besides ,according to designing additional band of protective coal pillar ,the precision of method of similar ellipse method is analyzed ,and additional band size of protective coal pil 2lar is determined.Its reasonability and applicability are probed.
K ey w ords :Similar ellipse method ;Coal pillar for protection of buildings ;Precision analysis
(责任编辑 李文清)
科技论文前言的写法
(1)突出重点.在回顾前人所作的研究工作时,不宜面面俱到,应找具有代表性的、与本研究关系最密切的资料来阐述,避免写成文献综述.
(2)注意深度.在论述本人所作研究时,一些普及的、为公众所熟知的原理和知识,不必一一赘述.如教科书中早已有的公式,众所周知的基础理论等等.
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(4)不列图表.因为前言只是简要地阐述论文的研究情况,故一些详细的研究数据和资料如图、表、公式、照片等不宜列入.
84 河南理工大学学报(自然科学版) 2006年第25卷
xxx采面保安煤柱留设说明 一、xxx采面位置 xxx综采工作面位于一采区西翼，北部为5919采面未开拓区域；南部为5915采空区,东部为采区边界保护煤柱。xxx采面走向长度(运巷)：675m；倾向长度185m；煤层平均厚度2.8m。 二、xxx采面回采现状 xxx综采工作面相对应地面位置为四面山，地面均为荒山土坡，无大型建筑及水体，但有部分矿区公路、杨家沟部分河沟及少数居民将会受xxx采面回采的影响。现xxx运巷剩余可采长度77m，xxx风巷剩余可采长度118m，累计剩余可采煤量7.9万吨。 三、xxx采面保护煤柱留设依据 根据《煤矿安全规程》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，结合xxx采面的实际生产情况，采面地表矿区公路、河沟及居民房屋呈条带状分布，现根据《采矿工程设计手册上册》第七章保护煤柱留设设计第二节保护煤柱的留设方法来对xxx采面的保护煤柱进行留设,针对xxx采面本矿采用垂直剖面法留设保护煤柱，被保护对象的等级及围护带宽度的选择取定见下表：
不易确定者，可组织专门论证，并报省、直辖市、自治区煤炭主管部门审定。 垂直剖面法计算示意图：
如图可知： L--为需要留设保护建筑的总长度 L1--为建筑物的围护带宽度 L2--为表土层需要留设的宽度 L3--为基岩层需要留设的宽度 a--为表土层的移动角 a1--为基岩层的移动角 H--为表土层至基岩层的垂高 H1--为基岩层至煤层的垂高 则有：L=L1+L2+L3 =L1+H*cota+H1*cota1 结合xxx采面的实际回采情况及煤层赋存条件，xxx采面煤层沿煤层走向布置，煤层倾角变化不大，属于近水平煤层。相对地面建筑物为砖木、砖混结构平房或变形缝区段小于20m的两层楼房，属于矿区建筑物保护等级Ⅲ类，围护带取10m。 根据贵州煤安工程技术咨询服务有限公司提供的《龙凤煤矿扩建初步设计（变更）》说明书第四章第三节内容可知，表土段移动角取45°，走向移动角取70°。 由采掘工程平面图及井上下对照图可算出，xxx运巷河沟处距井下C9煤层的垂深为119m，其表土层取3m,基岩层有116米，xxx风巷河沟处距C9煤层的垂深为93m，其表土层取3m，基岩层有90m。 根据上述公式可得： xxx运巷需留设的保护煤柱为：L=L1+H*cota+H1*cota1 =10m+3m*cot45°+119m*cot70° =10m+3m+44m =57m
天健矿业集团股份 保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规 天健矿业集团股份 二0一二年七月十五日
目录 一、保护煤柱的留设 (3) （一）基本概念和参数 (3) 1、岩层移动角 (3) 2、下沉系数（η） (4) 3、围护带宽度 (5) （二）保护煤柱的留设方法 (5) 二、防水安全煤岩柱的计算 (7) 1、目的和意义 (7) 2、计算公式 (7)
一、保护煤柱的留设 （一）基本概念和参数 1、岩层移动角 指在充分采动情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界的连线与水平线之间在煤壁一侧的夹角。符号为：下山移动角β；上山移动角γ；走向移动角δ；急倾斜煤层底板移动角λ；表土移动角ψ。详见附图一。 附图一
岩层移动角参数表附表1 序号名称符号取值围备注 1 下山移动角ββ=δ-（0.6-0.7） α β与煤层倾角成反比。α为煤层 倾角 2 上山移动角γ55-60° 3 走向移动角δ55-60° 4 底板移动角λ55-60°用于急倾斜煤层 5 表土移动角ψ45-50°干燥土层取大值，含水土层取小 值 说明：因本公司下属煤矿暂无实测岩移数据，表中数据仅供参考。 2、下沉系数（η） 指在充分采动情况下，开采水平煤层时的地表最大下沉量与采高（多煤层开采时取累计采高）之比。在开采倾斜煤层时，由于上覆岩层大致沿岩层法线方向弯曲，最大下沉区的移动基本上是法向移动，最大下沉量应为法向移动量的垂直分量，因此，下沉系数等于最大下沉量除以煤层倾角余弦值与采高的乘积。下沉系数的大小与上覆岩层的坚固性系数成反比，与采煤方法、顶板管理方式和开采面积有关，与采深关系不大。 下沉系数表附表2
*****工作面保护煤柱留设尺寸的计算 根据《煤矿防治水规定》中关于防隔水煤(岩)柱尺寸计算方法，结我矿煤层赋存特征、煤体强度、主要含水层水位标高等实际情况，针对*****上付巷北部的***正断层保护煤柱的留设尺寸，参照下面的经验公式进行计算： 20m K 3p 0.5KM L p ≥= 式中 L ——煤柱留设的宽度，m ； K ——安全系数，一般取2～5； M ——煤层厚度或采高，m ； P ——水头压力，MPa ； K p ——煤的抗拉强度，MPa 。 根据*****工作面以及*****上付巷掘进实揭地质资料，预测该地段煤层厚度为2～5.0m(取其最大值5.0m)，且我矿的煤体比较松软破碎，抗拉强度在0.46～1.0之间，水头压力：巷道标高-12～-30m 之间，取-30m 最低标高，L 1～L 4水位标高+45m ，水头压力为0.75MPa ， 以此来计算煤柱留设的尺寸。 方法Ⅰ：按K 取2、K p 取0.46计算 m)(06.1146 .075.03525.0K 3p 0.5KM L p 1=????== 方法Ⅱ：按K 取2、K p 取1.0计算
m)(5.70 .175.03525.0K 3p 0.5KM L p 2=????== 方法Ⅲ：按K 取5、K p 取0.46计算 m)(65.2746 .075.03555.0K 3p 0.5KM L p 3=????== 方法Ⅳ：按K 取5、K p 取1.0计算 m)(75.180 .175.03555.0K 3p 0.5KM L p 4=????== 根据上述计算结果，为确保安全，取其最大值30m 作为**正断层保护煤柱的留设尺寸。 计算人员： 总工程师： ****年***月****日
井田边界煤柱：30m；? 阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m；? 井田浅部防水煤柱：斜长为50m；?断层煤柱：每侧各为20m；? 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；?斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；?煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上?方留斜长为20m的煤柱? 采区边界煤柱：20m；? 采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;?区段煤柱：斜长10m； 矿井煤柱留设? 煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。? 目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱：30m；? 阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；?井田浅部防水煤柱：斜长为50m；? 断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。? 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；?斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；? 煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱? 采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。一般取10m；? 采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;? 区段煤柱：斜长10m；? 1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为30～40m。? 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8～15m。对于厚煤层约为30m。?
251采区安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法： 1、防水煤（岩）柱种类； 本采区田地质构造较中等,无岩浆活动，井田内无河流。 根据本矿的煤层赋存特征，采区防水煤（岩）柱的种类确定如下： ⑴井田边界煤柱； ⑵井筒及大巷煤柱： ⑶采空区隔离煤柱； ⑷地面工业广场及村庄煤柱； ⑸断层煤柱 ⑹陷落柱煤柱 ⑺风氧化带煤柱 2、防水煤（岩）柱留设与计算结果 根据采区防水煤（岩）柱的种类，按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。 ⑴田边界煤柱： 依据《采区初步设计》本矿留设20m。 ⑵副井广场： 副斜井、回风斜井均沿煤层反倾向掘进，地面工业广场煤柱保护等级确定为II级，围护带宽度确定为20m，按照表土层岩层移动角45°，基岩移动角73°进行计算。 最大垂深为（1350-880）=470，其中表土层按20m，基岩按450m，计算结果为158m，加上围护带的宽度20m。所以副井广场留设的煤柱
宽度最大为158+20=178米。 ③大巷煤柱： 本矿1030m水平运输大巷、辅助运输大巷均沿2#煤层附件布置，距离5#煤层45m，岩石为中硬，小于8-10倍煤层厚度(8-10M=60.48-70.56m)，所以需留设煤柱，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》76、83条规定采用下式进行计算： S=2S1+2a f 0.6M) H(2.5 1+ = S 式中：a—受护井筒或巷道宽度的一半，（m），2.4 S—保护煤柱，（m） S1—保护煤柱的水平宽度（m） H—煤层距离巷道的最大垂深，（m）,最大65m。 M—煤厚，（m），平均7.56m f—煤的强度系数，10Rc 1.0 = f Rc—煤的单向抗压强度，Mpa,本矿煤性软，取10Mpa 则10Rc 1.0 = f=1.00 S1=21.4 S=2S1+2a2=21.4×2+2.4×2=47.6m 即1030运输大巷下侧需留煤柱47.6m，设计留设煤柱50m。 上侧最大垂深为45m,需留煤柱为40.4m，设计留设煤柱40m。 ⑶采空区隔离煤柱： 1159工作面积水面积15692m2，积水量别约37660m3当开拓其下
井田边界煤柱：30m； 阶段煤柱：斜长为60m,若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m； 井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m； 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时，两巷水平间距为20m,垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m 的煤柱 采区边界煤柱：20m； 采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m； 矿井煤柱留设 煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱：30m； 阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m； 断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m ;落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m ;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m； 煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m; 区段煤柱：斜长10m； 1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m； 对厚煤层为20?30m。工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20m;对于厚煤层约为30?40m 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8?15m 对于厚煤层约为30m
2 矿井储量、年产量及服务年限 2.1井田境界 井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定.一般以下列情况为界: 1．以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界； 2．以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界； 3．以相邻的矿井井田境界煤柱为界； 4．人为划分井田境界。 根据鹤煤六矿一号井井田地质情况，确定该井田境界如下： 大断层为界； 南部以F 1 东部以-800水平为界； 西部以-300水平为界； 北部以人为划分为界。 井田南北走向涨3.8km,东西倾斜宽1.2km,井田面积约为4.31km2。 2.2井田储量 2.2.1矿井工业储量 本井田煤层倾角20°>15°，所以根据煤炭储量计算要求，采用斜面积和真厚度来计算储量。矿井工业储量如表2-2-1所示。 计算公式为： Q=S*SECα*M*ρ 视 式中， Q——————计算块段储量，万t； S——————计算块段煤层的平面积，万m2； M——————计算块段煤层的平均厚度，m； ρ视—————计算块段煤层的平均视密度，t/m3。 代入数据，计算得:工业储量Q=4964万t。 表2-2-1 矿井工业储量汇总表
2.2.2矿井设计储量 矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量。 井田边境煤柱：井田边境保护煤柱在井田边境留设20m的保护煤柱，西边的 =80.25万t。 断层边界煤柱以30m留设，则其煤柱损失量为：Q 边 井田及工业场地保护煤柱： 按设计规范规定，年产60万t/a的中型矿井，工业场地占地面积指标为1.2公顷/10万t。 工业场地的总占地面积： S=1.2*6＝7.2公顷＝72000ｍ2。 根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设，计算如下： 工业广场占地面积为:360*300m2，平面形状为矩形，煤层地质条件为：倾角20°，煤层在受保护范围内中央的埋深H =450m，地面标高150m，煤层底板标高 -300m，松散层厚度50m，此外煤厚8.1m。 查得井田各参数如下： Φ＝45°，β＝55°，δ＝γ＝73° 其中， Φ———————表土层移动角； β———————煤柱上山移动角; δ———————走向方向移动角; γ———————煤柱上山移动角; α———————煤层倾角。 用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱如图2-2-1所示： 作图求出工业广场保护煤柱损失为：
解读 1.为什么要修订《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》（原《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》），修订的背景是什么？ 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》自2000年颁布以来，经济社会取得了长足发展，特别是大量新基础设施的建设，如高速铁路、特高压输变电线路、高压输油气水管线和高速公路等的出现，对“三下”煤柱留设设计与压煤开采设计提出了新的要求。如何对这些涉及国计民生的构筑物进行保护？是否可对其压煤进行 开采？ 与此同时，我国煤炭开采技术发展迅速，“三下”煤柱留设与压煤开采相关的采动理论和工程实践等也都得到了许多创新成果和大量实 测数据。 此外，新施行的《煤矿安全规程》对“三下”相关内容也进行了调整，这些问题的出现迫切要求对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》进行修订以适应经济社会发展、技术发展和新《煤矿安全规程》的要求。
相比，新发布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》有哪些重要调整？做出这些重要调整的原因？ 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》共有9章135条和12个附录，修订后的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》共有10章135条和5个附录。 （1）新《规范》在章节上新增加第三章“构筑物下压煤留设与开采”与第八章第三节“煤矿开采沉陷区建设场地稳定性评价”内容。 从技术角度，构筑物与建筑物具有明显的差异。过去，鉴于构筑物类型不多，其重要性也不凸显，所以在原《规程》将构筑物与建筑物合并叙述了。随着社会发展，重要构筑物越来越多，它们的煤柱留设与压煤开采问题也越来越突出，因此，新《规范》强调了构筑物特点，对高速公路、高压输电线路、水工构筑物和长输管线的煤柱留设和压煤开采作了明确的规定，以适应社会发展的要求。 同时，目前煤矿开采沉陷区治理力度在加强，煤矿开采沉陷区具有广泛作为建设场地趋势，如，淮北矿区利用采煤沉陷区建设超高层建筑工程等，故新增了“沉陷区建设场地稳定性评价”内容，用于指导和规范煤矿开采沉陷区稳定性评价和建设。 （2）新《规范》对条款部分内容进行调整。
精品文档 井田边界煤柱：30m 阶段煤柱：斜长为60m若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m 井田浅部防水煤柱：斜长为50m 断层煤柱：每侧各为20m 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m,两侧各为30m煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时，两巷水平间距为20m垂距为10m回风大巷上方留斜长为20m 的煤柱采区边界煤柱：20m 采区煤层上山：两巷中间为20m两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m 矿井煤柱留设 煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱：30m 阶段煤柱：斜长为60m若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m井田浅部防水煤柱：斜长为50m 断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的 断层，断层一侧的煤柱宽度不小于 30m落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为i0~i5m落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m； 煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m垂距为10m回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。一般取10m 采区煤层上山：两巷中间为 20m两侧各为20m; 区段煤柱：斜长10m 1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m 对厚煤层为20?30m工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄 及中厚煤层约为20m对于厚煤层约为30?40m 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8?15m 精品文档
保护煤柱的留设 一、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保护对象不受开采影响的煤炭资源。 二、保护煤柱留设的原理 在保护对象的下方留出一部分煤炭资源不予开采，使其周围煤炭的开采对保护对象不产生有危险性的移动和变形。 保护煤柱留设原理图 三、保护煤柱留设所用参数 （一）围护带宽度 1、受护对象 2、围护带 围护带作用：①抵消参数误差，②抵消井上下位置关系误差。 围护带宽度根据受护对象的保护等级确定。 （二）移动角值参数
1、基岩移动角： ①走向移动角δ ②上山移动角γ ③下山移动角β 2、松散层移动角（ψ）： ①黄土层ψ=55° ②风化坡积物ψ=45° ③富水坡积物或砂层ψ=35° 移动角值参数示意图 四、保护煤柱留设方法 （一）所需资料 1、保护对象特征及使用要求； 2、地质、采矿条件，煤层埋藏、地质构造情况； 3、矿区移动参数； 4、精度符合要求的必要图纸。 （二）保护煤柱留设方法
垂直剖面法、垂线法和数字标高法。 1、垂直剖面法 采用图解的方法，作沿煤层走向和倾向的垂直剖面，在剖面图上确定煤柱的边界宽度，并投影至平面图上而得保护煤柱边界。 步骤 （1）确定受护面积边界 ①确定建（构）筑物保护边界 ②确定围护带 ③确定受护面积边界 受护面积边界应与煤层走向、倾向平行。 垂直剖面法受护边界的确定示图 （2）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面上，在松散层内用ψ角画直线，在基岩层内直接用基岩移动角β、γ、δ画直线，即可作出保护煤柱边界。
垂直剖面法留设保护煤柱示意图 注意：在倾向剖面上，往上山方向用β角，往下山方向用γ角。 （3）保护煤柱压煤量估算（略）
第二章保护煤柱留设 第一节保护煤柱留设基础知识 地下采煤引起岩层与地表产生沉陷、移动和变形，导致位于其影响范围内的井筒、巷道、地面建筑物和构筑物、地表水系及地下含水层等遭受不同程度的破坏。为了保护有些重要的建筑物、水体等，使其免遭采动损害的影响，有时需要在井下留设保护煤柱。 保护煤柱：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各种保护对象不受开采影响的那部分煤炭。受保护对象包括：井筒、井下主要巷道和硐室、地面各类建（构）筑物、铁路、水体等。 留设保护煤柱的优点是能有效保护地表建（构）筑物，其缺点是： （1）浪费煤炭资源，缩短矿井服务年限； （2）使采掘工作复杂化，增大掘进工作量，造成采掘关系紧张。 下列情况下需要留设临时性的或永久性的保护煤柱： （1）矿井工业场地及风井井口附近的建筑物、构筑物和其他重要设施； （2）国务院明令保护的文物、纪念性建筑物和构筑物； （3）采用不搬迁进行采煤在技术上不可行，而搬迁又无法实现或在经济上严重不合理的建筑物和构筑物； （4）煤层开采后，地表可能产生抽冒、切冒等形式的塌陷漏斗坑和突然陷落，对地基及上部建筑造成严重破坏的重要建筑物和构筑物； （5）所在地表下方潜水位较高，采后地表下沉将导致建筑物及其附近地面积水，而又不可自动排泄或采用人工排泄方法经济上不合理的建筑物或构筑物； （6）对国民经济和人民生活有重大意义的、用其他保护方法不能确保安全的河(湖、海、水库) 堤坝、船闸、泄洪闸、泄水隧道和水电站等大型水工建筑工程。 一、保护煤柱留设原理 保护煤柱留设原理是在保护对象的下方留出一部分煤炭不开采，使其周围的煤炭的开采对保护对象不产生有危险性的移动和变形。
井田边界煤柱:30m; 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m; 井田浅部防水煤柱:斜长为50m; 断层煤柱:每侧各为20m; 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定; 斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m; 煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上方留斜长为20m 的煤柱 采区边界煤柱:20m; 采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m; 区段煤柱:斜长10m; 矿井煤柱留设 煤矿开采中,确定合理的煤柱尺寸,其影响因素就是煤层所受压力以及煤体强度。通常,煤层埋藏深度与厚度较大、围岩较软时,煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质,并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前,尚无计算煤柱尺寸的可靠方法,主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱:30m; 阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留30m; 井田浅部防水煤柱:斜长为50m; 断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况,落差很大的断层,断层一侧的煤柱宽度不小于30m;落差较大的断层,断层一的煤柱宽度一般为10~15m;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱:根据工业广场占地面积,按几何作图法确定; 斜井井筒保护煤柱:两井中间为30m,两侧各为30m; 煤层大巷护巷煤柱:对近水平煤层,运输大巷与回风大巷布置在开采水平时,两巷水平间距为20m,垂距为10m,回风大巷上方留斜长为20m的煤柱 采区边界煤柱:采区边界煤柱的作用就是:将两个相邻采区隔开,防止万一发生火灾、水害与瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风,影响正在生产的采区风量。一般取10m; 采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m; 区段煤柱:斜长10m; 1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m;对厚煤层为20～30m。工作面停采线至上(下)山的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为20m;对于厚煤层约为30～40m。 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度:对薄及中厚煤层约为8～15m。
永久煤柱损失量摊销方法 对于设计上确定以后不回收的永久性煤柱，其损失量应按规定逐年摊销。摊销方法可根据开采方法和地质条件自行选择。 一、采区煤柱 1、和工作面推进方向分布相同的煤柱（如分阶段煤柱等），可按当期工作面推进长度直接算出来，随工作面推进，随进随摊，不需计算摊销系数。 为避免重复摊销，每一个工作面回采时，只摊销沿工作面倾斜方向上部的煤柱。其下部煤柱，随下一个阶段工作面开采进行摊销。 2、和工作面推进方向分布不同的煤柱（如采区上、下山煤柱、采区石门煤柱、采区边界煤柱等），计算摊销量时，应先求出该煤柱的摊销系数，再用此系数求出煤柱应摊销的扣失量。若是多煤层联合布置的开拓方式，应分别计算每个煤层煤柱的摊销量。 各个煤层煤柱损失量摊销计算方法如下： （1）按储量比求摊销系数法 Qnx=tn?Mnqx 式中：Qnx——第n块煤柱第x次应摊销的损失量； tn——第n块煤柱摊销系数； Mnqx——采区（指该煤层）各工作面当期已开采部分的储量之和。 煤柱的摊销系数的计算公式： tn=Znq/Mnq 式中：Znq——第n块煤柱的储量； Mnq——采区（指该煤层）各工作面的总储量之和。 （2）按面积比求摊销系数法 Qnx=tn?Mnsx?h?d 式中：Qnx——第n块煤柱第x次应摊销的损失量； tn——第n块煤柱摊销系数； Mnsx——采区（指该煤层）各工作面当期已开采部分的面积之和； h——煤层厚度‘ d——煤的容重。 煤柱摊销系数的计算公式： tn=Zns/Mns 式中：Zns——第n块煤柱的面积； Mns——采区（指该煤层）内工作面（包括结束、在采和未开采）面积之和。 （3）按工作面推进度求摊销系数法 Qnx=tn?Mxne 式中：Qnx——第n块煤柱第x次应摊销的损失量； tn——第n块煤柱摊销系数； Mnex——采区（指该煤层）各工作面当期实际推进度之和。 煤柱摊销系数的计算公式： tn=Znq/Mnl 式中：Znq——第n块煤柱储量； Mnl——采区（指该煤层）各工作面设计走向长度之和（包括结束、在采和未开采工作面。如过去未进行过摊销，则不包括结束工作面。） 二、全矿性永久煤柱
****煤业有限公司 保护煤柱设计方案 （2012） ****地测科 目录
一、保护煤柱留设目的和任务 (2) 二、保护煤柱设计参数 (3) （1）移动角 (3) （2）维护带 (3) 三、保护煤柱留设的计算 (4) （1）确定受护边界 (4) （2）确定松散层保护边界 (4) （3）确定保护煤柱边界 (5) 四、设计成果 (6) 五、建议 (6) 附1：****煤矿保护煤柱留设尺寸表 (6) 附2：8#煤层保安煤柱图 (6) 一、保护煤柱留设目的和任务 保护煤柱是指专门留设在井下不予采出的、目的是保护其上
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体。留设保护煤柱是保护各类防水（沙）、上覆岩层和地面建筑、构筑物不受开采影响。为了各煤矿能够安全生产，避免因地下采矿引发的房屋裂缝、倒塌等威胁居民生命财产安全的地质灾害发生，我矿对所有煤矿井田内的所有村庄范围进行测绘、调查，对村庄保护煤柱重新进行测量设计。 二、保护煤柱设计参数 （1）移动角 正确选取移动角是保护煤柱设计的关键。移动角是指在充分采动或接近充分采动的条件下，主断面上临界变形值的点和开采边界的连线与水平线在煤柱一侧所夹的角。砖石结构房屋的临界变形值为i=3mm/m;k=0.2*10-3mm/m2;§=2mm/m。 （2）维护带 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，使得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备一定的备用尺寸。 在地面上加维护带 加维护带在煤层层面上加维护带 加备用尺寸（s=30-H/6,s为维护带宽度,H为深度 减小移动角2°-5° 通过建筑物的角点做平行于煤层走向和煤层倾向的四条直线，俩俩相交的一矩形范围。
保护煤柱的留设
保护煤柱的留设 、保护煤柱 是指专门留在井下不予米出的、旨在保护其上方岩层内部和地表的保护对象不受开采影响的煤炭资源。 二、保护煤柱留设的原理 在保护对象的下方留出一部分煤炭资源不予开采，使其周围煤炭的开采对保护对象不产生有危险性的移动和变形。 （一）围护带宽度 1、受护对象 2、围护带 围护带作用：①抵消参数误差，②抵消井上下位置关系误差。 围护带宽度根据受护对象的保护等级确定。 （二）移动角值参数
1、基岩移动角： ①走向移动角8 ②上山移动角丫 ③下山移动角B 2、松散层移动角（书）： ①黄土层书=55° ②风化坡积物书=45° ③富水坡积物或砂层书=35 移动角值参数示意图 四、保护煤柱留设方法 （一）所需资料 1、保护对象特征及使用要求； 2、地质、采矿条件，煤层埋藏、地质构造情况; 3、矿区移动参数； 4、精度符合要求的必要图纸。 （二）保护煤柱留设方法
垂直剖面法、垂线法和数字标高法。 1、垂直剖面法 采用图解的方法，作沿煤层走向和倾向的垂直剖面，在剖 面图上确定煤柱的边界宽度，并投影至平面图上而得保护煤柱边界。 步骤 （1）确定受护面积边界 ①确定建（构）筑物保护边界 ②确定围护带 ③确定受护面积边界 受护面积边界应与煤层走向、倾向平行。 垂直剖面法受护边界的确定示图 （2）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 面上，在松散层内用书角画直线，在基岩层内直接用基岩移动角（3、Y、S画直线，即可作出保护煤柱边界。
爛向剖面走向剖面 仇I 垂直剖面法留设保护煤柱示意图 注意：在倾向剖面上，往上山方向用B角，往下山方向用Y角 (3)保护煤柱压煤量估算(略)
xx边界煤柱：30m； 阶段煤柱： 斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m； xx浅部防水煤柱： 斜长为50m；断层煤柱： 每侧各为20m； 工业广场煤柱： 根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱： 两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱： 对近水平煤层，运输大巷与回风大巷xx 置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱 采区边界煤柱：20m； 采区煤层xx： 两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱： 斜长10m；矿井煤柱留设 煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。 通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。 xx边界煤柱：30m； 阶段煤柱： 斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱： 斜长为50m； 断层煤柱： 断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱： 根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱： 两井中间为30m，两侧各为30m； 煤层大巷护巷煤柱： 对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱： 采区边界煤柱的作用是： 将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。一般取10m； 采区煤层xx： 两巷中间为20m，两侧各为20m; 区段煤柱：
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：20m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m； 矿井煤柱留设 煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两
巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤 柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤约为20m；对于厚煤层约为30～40m。2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8～15m。对于厚煤层约为30m。3、运输大巷一侧煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20～30m；对于厚煤层约为25～50m。4、回风大巷一侧煤柱宽度：对于薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为20～30m。5、采区边界两个采区之间的煤柱宽度为10m。6、断层一侧煤柱宽度根据断层落差及含水等具体情况而定：落差大且含水时留30～50m；落差较大留10～15m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。应当指出：大巷布置在较坚硬的岩层中，或大巷距煤层垂距在20m以上时，一般不受采动影响，其上方不留设护巷煤柱。采区内留设的煤柱可以回收一部分，如区段隔离煤柱、上（下）山之间及其两侧的煤柱等。
quotquotquotquot第八篇建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第一章总则第条煤炭是我国的主要能源和工业原料是国家所有的非再生资源。合理开采和优化利用煤炭资源保护受开采影响区域内的主要井巷、建构筑物、水体、铁路和地面生态环境保护矿井开采不受水体的威胁使煤炭工业健康持续发展适应可持续发展战略模式是我国煤炭工业的主要技术政策。根据《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国矿产资源法》、《煤炭工业技术政策》、《中华人民共和国土地管理法》、《中华人民共和国环境保护法》等有关规定制定本规程。本规程适用于包括国有煤矿在内的所有大、小煤炭企业。第quot条本规程包括煤矿区建构筑物、水体、铁路和主要井巷保护煤柱或安全岩柱的留设原则与设计方法压煤开采原则与方法开采沉陷对地面生态环境影响评价原则与治理技术途径煤柱留设与压煤开采的管理办法等。凡煤矿矿区总体设计、矿井设计和矿井建设与生产等工作中涉及的上列问题均应按本规程执行。矿区工农业建设与生产中涉及的压煤与开采影响问题亦可参照本规程执行。第条建构筑物、水体和铁路压煤和主要井巷煤柱的合理开采和采动对象的保护与治理是煤炭行业和企业的计划、设计、生产、技术、地质、测量和基本建设等各部门的共同职责。煤矿各级管理部门和企业应根据矿区生产、建设发展需要由总工程师领导上述部门制定有关开采、保护及治理的规划积极稳妥地组织实施。第条建构筑物、水体、铁路及主要井巷所压煤炭资源应遵循煤炭资源优化利用原则受护对象安全原则保护生态环境原则和企业经济与社会效益原则凡技术上可行、经济上合理丢弃后带来永不可采或其它严重后果的必须进行开采技术条件可能但尚无成熟经验的应积极进行试采在目前技术条件下难以开采但采用搬迁、就地重建、就地维修、改道河流和疏干或改造地下含水层等特殊措施在经济上合理时可进行开采。否则应当留设保护煤柱或经有资格的技术咨询部门评估和主管部门批准放宽回采率要求采出部分煤量。?quot?第八篇建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第条本规程规定建构筑物下、铁路下、近水体安全采煤的原则是在建构筑物下采煤时对于零散建构筑物受开采影响后经过维修能满足安全使用要求对于大片建筑群受开采影响后大部分建筑物不维修或小修少部分建筑物经中修和个别经大修能满足安全使用要求在铁路下采煤时经采取措施不影响列车安全运行在近水体采煤时受影响的采区和矿井涌水量不超过其排水能力、不影响正常生产以及地面水利设施经维修不影响正常使用。第quot条土地和耕地的破坏与保护是煤矿企业生产建设中面临的量大面广的课题它直接关系到煤炭生产和农业生产关系到农民生活和工农关系政策性很强。应根据《中华人民共和国土地管理法》、《中华人民共和国环境保护法》的规定执行经过技术经济论证本着谁损坏谁修复恢复利用因地制宜、综合治理的原则与有关方面协商解决。第条根据《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国矿产资源法》规定未经煤矿企业同意任何单位或者个人不得在煤矿企业依法取得土地使用权的有效期间内在该土地上种植、养殖、取土或者修建建构筑物。在煤矿矿区范围内需要建设公用工程或者其他工程的有关单位应当事先与煤矿企业协商选择适宜位置并按本规程要求采取相应技术措施达成协议并经所在省、直辖市、自治区人民政府煤炭主管部门批准后方可施工。否则煤矿不负责赔偿。第条矿区内现有建构筑物及交通、水利等工程设施搬迁的新址由矿区所在地人民政
贵州天健矿业集团股份有限公司 保护煤柱留设及防水安全煤岩柱计算规范 贵州天健矿业集团股份有限公司 二0一二年七月十五日
目录 一、保护煤柱的留设 (3) （一）基本概念和参数 (3) 1、岩层移动角 (3) 2、下沉系数（η） (5) 3、围护带宽度 (5) （二）保护煤柱的留设方法 (5) 二、防水安全煤岩柱的计算 (8) 1、目的和意义 (8) 2、计算公式 (8)
一、保护煤柱的留设 （一）基本概念和参数 1、岩层移动角 指在充分采动情况下，采空区上方地表最外侧的裂缝位置和采空区边界的连线与水平线之间在煤壁一侧的夹角。符号为：下山移动角β；上山移动角γ；走向移动角δ；急倾斜煤层底板移动角λ；表土移动角ψ。详见附图一。 附图一
岩层移动角参数表附表1 序号名称符号取值范围备注 1 下山移动角ββ=δ-（0.6-0.7）αβ与煤层倾角成反比。α为煤层倾 角 2 上山移动角γ55-60° 3 走向移动角δ55-60° 4 底板移动角λ55-60°用于急倾斜煤层 5 表土移动角ψ45-50°干燥土层取大值，含水土层取小 值 说明：因本公司下属煤矿暂无实测岩移数据，表中数据仅供参考。
2、下沉系数（η） 指在充分采动情况下，开采水平煤层时的地表最大下沉量与采高（多煤层开采时取累计采高）之比。在开采倾斜煤层时，由于上覆岩层大致沿岩层法线方向弯曲，最大下沉区的移动基本上是法向移动，最大下沉量应为法向移动量的垂直分量，因此，下沉系数等于最大下沉量除以煤层倾角余弦值与采高的乘积。下沉系数的大小与上覆岩层的坚固性系数成反比，与采煤方法、顶板管理方式和开采面积有关，与采深关系不大。 下沉系数表附表2 3、围护带宽度 指建筑物边界与保护边界线之间的安全距离，一般取10-15m。 （二）保护煤柱的留设方法 1、当建筑物、水体或其它保护对象的保护边界线与煤层走向基本平行时，可直接参照附表1中的参数确定保护煤柱边界。作图方法如附图二。
1)安全煤(岩)柱种类; 井田内共发育4条断层,均为正断层,落差2、6～20m,F1、F2为勘探时地表填图控制并在井下实见,F3、F4为井下揭露。 勘探时在地表发现X1号陷落柱,并在主、副井实见,在井下生产过程中,又发现了4个陷落柱,一般为椭圆形,长轴直径最大约300m,一般150m左右。 井田内未发现岩浆侵入现象。 根据本矿的煤层赋存特征,矿井安全煤(岩)柱的种类确定如下: 井田边界煤柱; 井筒及大巷煤柱; 风氧化带防水煤柱; 采空区隔离煤柱; 断层、陷落柱保护煤柱; 地面工业场地保护煤柱; 公路及河流保护煤柱。 2)安全煤(岩)柱留设与计算结果 根据矿井防水煤(岩)柱的种类,按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设煤柱。 ①井田边界煤柱: 本矿水文地质条件简单,井田边界煤柱采用垂直法留设,本矿留设20m。 ②井筒煤柱 井筒安全煤柱的留设按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的有关规定留设,围护带宽度,按其保护等级留设。表土层及基岩厚度参照实际揭露及邻近钻孔资料确定。表土段移动角取45°,基岩段岩层水平移动角δ取72°上山移动角γ取72°,下山移动角β取72°—0、8α(α为煤层倾角)。斜井井筒落底见煤处两侧各留40m。 根据矿方提供的1、2号煤层采掘工程平面图,主斜井与副斜井两侧保护煤柱
宽度不够,因此矿方在建设与生产过程中加强对井筒变形监测,同时对井筒两侧采空区进行注浆充填,减小采空区对井筒的影响。 ③大巷煤柱 2号煤层开拓时大巷均沿2号煤层掘进,采用料石砌碹或锚网喷支护,2号煤层倾角3°~21°,根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》83条第1款规定采用下式进行计算: 1 S= 式中:S1——大巷保护煤柱的水平宽度(m) H——巷道的最大垂深,(m),最大400m。 M——煤厚,(m),平均2、11m f——煤的强度系数,10Rc 1.0 = f Rc——煤的单向抗压强度,MPa,取30MPa 则10Rc 1.0 = f=1、414 129.7m S=== 设计取30m。 ④风氧化带防水煤柱: 井田内1号与2号煤层均有出露,防水煤柱按50m留设。 ⑤采空区隔离煤柱: 目前本井田范围内1号与2号煤层存在采空区,各采空区防水隔离煤柱按30m留设。 ⑥断层、陷落柱防水煤柱 L=0、5KM Kp 3P 式中:L――断层防水煤柱宽度,m; M——煤层厚度或采高,由于井田内11号煤层埋藏最深,设计按11号煤