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“垂线法设计保护煤柱”在新建工程项目压覆矿产资源储量评估中的应用摘要：由于压覆矿产资源储量技术涉及工程地质、采矿技术和矿产勘查等多个领域，而目前全国没有相应的专门压覆储量技术规范作为指导，因此在实际工作中确定建设项目压覆范围的技术方法较为混乱。
“垂线法设计保护煤柱”适当范围广，参数取值容易，被用于新建工程项目压覆矿产资源储量评估工作中值得探讨与研究。
关键词：压覆矿产资源；技术方法；垂线法；压覆范围Abstract:Becauseofthepressureofmineralresourcestechnologyinvolvingengineeringgeo logy,miningandmineralexplorationandotherfields,butcurrentlythereisnocorrespondings pecialpressingreservesspecificationasaguide,sointheactualworkofconstructionprojectte chnologymethodforpressurerangeisrelativelyconfused.”Vertical methoddesignprotectiv ecoalpillar”appropriatescope,parameterseasily,beusedforanewprojectofpressureofmine ralresourcesassessmentworkworthyofstudyandresearch.Keywords:pressuremineralres ources;technology;verticalmethod;pressurerange0 引言近年来，随着我国经济建设的高速发展和改革开放的进一步深入，开工建设的各种项目日益增多。
根据各地方的经济发展规划，产业布局，新开工建设的项目必不可少的要压覆部分重要矿产资源。
垂线法留设保护煤柱
1、 确定受护面积边界：
现在平面图上直接作平行于受护对象边界的直线、四边形或多边形等，再在它们的外围画出围护带，得到受护面积边界。
这种边界一般与煤层走向斜交。
2、 确定松散层保护边界
从受护面积边界向外量一段距离s ，得到松散层保护边界（见图1-1），s 的计算公式如下：
S=hctg φ
式中：S ——松散层保护边界宽度，m ；
h ——松散层厚度，m ；
φ——松散层移动角。
3、确定保护煤柱边界
垂线法留设煤柱，需要计算垂线长度，向上山方向的垂线长度为q ，向下山方向的垂线长度为l ，计算公式为：
θ
αββcos tg ctg 1)(∙∙'+'-=ctg h Hi q θαγγcos tg ctg 1)(∙∙'-'-=
ctg h Hi l 式中：Hi ——地表各点的埋藏深度，m ；
h ——松散层厚度，m ；
β',γ'——移动角；
α——煤层倾角；
θ——受护面积边界与煤层走向所交的锐角。
β'ctg =
θδθβ2222sin cos ctg ∙+∙ctg γ'ctg =θδθγ2222sin cos ctg ∙+∙ctg
式中：β，γ，δ——为峰峰矿区采用的下山、上山、走向移动角；分别采用
θ——受护面积边界与煤层走向所交的锐角。
煤层露头保护煤柱的留设方法随着我国对环境的不断重视，对于能源的需求也不断扩大，在对传统能源的保护与开采方面进行了多项改革，通过产业结构高速的方式不断对煤矿生产模式与规模进行规范。
煤矿在地表的延伸处为煤层露头，保护煤柱是为了保护上方的岩层内部与其他不进行开采遥结构煤体，而对地面建筑与结构不造成破坏的一种具体措施。
在探明的煤矿之上有可能会居住建筑存在，对煤柱的设置可以有效避免对人身安全财产安全造成隐患。
标签：煤层露头保护煤柱留设0引言随着我国对于事故发生概率较高的煤矿生产企业关注度不断提高，通过一定的政策对煤矿进行规范化管理。
传统的煤矿在开采过程中生产模式不够规范，不但容易造成浪费的现象，而且还容易对周围的居民生活环境造成严重破坏。
随着我国对煤矿生产的重视程度不断加深，對煤矿的生产模式也不断进行探索创新。
在煤层的露头保护煤柱设置留设方面进行了较多的研究。
本文对煤层露头保护煤柱的留设方法以及影响因素进行分析。
我国目前已经探明在存在于建筑物下以及水体下的压煤问题非常普遍，近年来压煤开采技术也取得了不错的进步。
有一些工业建筑或政府建筑不易迁移，或者居住人群数量少，没有搬迁的必要时，就需要采用保护煤柱的方法。
在采矿过程中，覆岩变形破坏是因为原岩应力状态下无法保持平衡稳定时导致的后果，在露头线附近的煤层开采中，为了确保安全，需要留设一定高度的安全煤柱，留设越大，压煤量越多。
对于倾斜的煤层开采中更为突出。
煤柱过小，有可能会造成灾害性溃水或溃沙事故，使正常的采矿生产难以继续。
要充分认识到煤层保护煤柱的重要性，安全煤柱主要是指保持正常劳动环境所留设的最小限度的煤柱高度。
煤层上覆盖一些含水层构成了煤层开采主要充水含水层时，留设保护煤柱的目的是在于减少上水下渗的途径，因采煤导致的冒落不会直接导通上部水体发生灾害性的溃水事故，影响到人身与财产安全。
1影响煤层露头煤柱留设的主要因素分析安全煤柱主要有以下几种类型。
首先是防水安全煤柱，当上部的水量非常大时，需要留设防水为目的的保护煤柱，安全煤柱的高度与导水裂隙带的最大发育高度与保护层厚度之和；第二是防沙安全煤柱，当松散层底部有一些粘塑性隔水层分布时，可以留设防沙为目的的安全保护煤柱，最后是防塌安全煤柱。
合理留设保护煤柱的方法探讨摘要：简要介绍了保护煤柱留设方法，合理留设安全煤柱保护地面建筑物免受地下开采影响。
关键词：留设保护煤柱，计算方法一、概述留设安全煤柱仍是保护地面建筑物免地下开采影响的主要措施之一，其传统方法有垂直剖法和垂线法。
这些方法存在一个共同缺点，即在保护边界角点处，只考虑了垂直于边界方向上的影响距离，而未考虑到斜向影响距离，从而使角点处留设煤柱过大，造成不必要的煤炭损失。
对于这一问题，已有多种减少角点多余煤柱的方法，最常用的方法是取两种方法设计煤柱的重叠部分，但当保护边界为矩形且沿煤层走向（或倾向）时，两个煤柱完全重叠，这种方法失去作用。
同时由于传统方法在理论上仍存在一些问题（见下文），因此有必要进一步探讨保护煤柱留设方法，以期提出一种最直接进行计算、便于在图上表示、且使留设煤柱最为合理（煤柱最小）的实用设计方法。
二、传统方法存在的问题1、在固定围护带时，建筑物边界转折处（角点）的围护带边界为折线，其宽度S/sinT/2（T为内角）大于规定的标准宽度S，其差值为△S=S•（1/sinT/2-1）。
事实上，围护带边界（受护边界）到建筑物边界的法线距离应处处相等（都为带宽S），角点处受护边界应是以角点为圆心，以带宽S为半径作圆与直接部分相切所得圆。
2、作表土层保护范围时，对应于建筑物边界角点的保护边界是折线，其宽度Lф/sin/T/2大于计算宽度Lф=h•ctg ф，其差值为△Lф=hctgф（1/sinT/2-1），（式中h为表土层厚度，ф为表土层移动角）。
事实上，表土层保护边界到受护边界的法向距离都相等（其值为Lф），在转折处应是以建筑物边界角点为圆心，以（S+Lф）为半径作圆与直线部分相切所得圆弧。
综合以上两方面因素，使得表土层保护边界在角点处宽度增大，其值为：△L=（S+hctgф）（1/sinT/2-1），一般情况下，取ф=45°，则有△L=（S+h）（1/sinT/2-1）。
巾嗣西部辩搜２００９年．１胄《枣旬）纂０８豢第０２期息第１６３期Ｌ。
点作定向移动角６分别交“、ｆ。
煤柱上边界线心、ｋ、１１２７、ｋ’轰和下边雾线＆、ｋ、ｌｉ３’、Ｌ３’点。
再将憨、ｋ、如’、Ｌｚ’及砥、ｋ、Ｒ３’、ｂ’点转投到平面图上，岛由剖面Ｉ—Ｉ所确定的ｆ６、ｆ８煤桂边界线投影相交于Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ翻轰’、Ｂ７、Ｃ’、Ｄ’各嚣患，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ａ’、Ｂ’、ｅ’、静’帮分剐为允、ｆ８所求的保护煤校边界点的位鬣。
４煤柱上，下＾程．溅向长度．斜面长度．燃柱可采燃量计算授据所求的傈护煤较透界与攥滋底袄等赛线在平瑟黧上投影的相对位置，已知煤层倾角和煤层厚度等可以求得如下：（１）璐层。
上承警边莠离程陵匙＝（＋５５０ｍ）憾档８。
·２５ｍ＝＋５６３．３０ｍ；下水平边界高程Ｈ下＝（＋５５０Ｉｎ）一ｔ９２８。
·６９ｍ＝＋４６３．３０ｍ；上水平走向长Ｌ上＝１４５ｍ；下水平走向长度ＬＴ＝２１２ｍ；斜蠢长度２ｌ弧；保护煤｛圭《采姥量约ｌＯ万吨。
（２）￡煤层。
上水平边界离程珏上’＝（＋５５０ｍ）＋ｔ９２８。
·４８ｍ＝＋５７５．５０ｍ｛下水平边界高程Ｈ下’＝（＋５５泌）－ｔ９２８。
·２９ｍ＝＋４８４。
６０ｍ；上东平走翔长Ｌ上’＝１３５ｍ；下水平走向长度Ｌ下’＝１９５ｍ；斜面长度１９３ｍ；保护煤柱可采储鬣约６．５万吨。
５结束语本文《躐麓垂壹裁瓣法瓣定裸护煤柱边赛》议是终者所掌握《垂敷剖面法》留设煤柱理论的应用安例，对今后生产过程中遇到类似需鼷留设煤柱时具有一定参考价值。
参考文藏：《赡）［寒区旱区环境与工程研究所］１２月２５日，由甘肃省辩技短受责组纸的，肖洪浪蟥究员主持的国家辩技支撑计划项秘“民勤沙漠亿防治与嫩态修复技零集成试验豕范研究”２００８年度总结汇报暨学术交流会在兰州召开。
～年多来，项目完成了年度计划任务，取得了燕大进展。
撬悉，该矮秘是为国家投入数十识露憨石羊浮流域生态和环境综合治理重大工程提供科技支撑。
在平面图上用垂直断面法
直接留设保护煤柱
用垂直断面法留设保护煤柱时，需作走向与倾向两幅断面图。
现将此法简化如下：
1、过保护面积角点作平行煤层走向、倾向的四条线，得矩形保护范围，然后向外圈出围护带，构成受护边界。
2、用表土层厚度h向外圈出表土层保护边界ABCD，（设表土层移动角φ=45°）。
3、过受护中心作倾向线N—N，然后用q、ι，m=H1ctgδ（δ为中心移动角）标出保护煤柱边界Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ（如图1所示）
图1
其中（1）
ι=（2）
式中：α————煤层倾角；
γ、β——上下山移动角；
a、H——如图2所示。
证明：在图2中，因为
图2
h1=(a+qtgα
h2=（a+ι）tgα所以
=
整理后便得（1）式，同理可得（2）式。
保护煤柱留设原则及方法1.1 保护煤柱留设原则（1）在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定。
移动角值按建筑物下列允许变形值确定：倾斜i = ±3 mm／m曲率k = +0.2 × 10-3·m-1水平变形ε = +2 mm·m-1（2）地面受护面积包括受护对象及其周围的围护带宽度可按表1确定。
表1 建构物保护煤柱的围护带宽度表2矿区建（构）筑物保护等级划分属。
对于不易确定者，可组织专门论证，并报省、直辖市、自治区煤炭主管部门审定。
（3）当受护建筑物和构筑物面积较小时，应酌情加大其保护煤柱尺寸，使建筑物受护面积内地表变形值叠加后不超过允许地表变形值。
（4）当受护边界与煤层走向斜交时，应根据基岩移动角求得垂直于受护边界线方向（即伪倾斜方向）的上山方向移动角γ’和下山方向移动角β’。
然后再确定保护煤柱。
γ’和β’角值按下式计算：co t γ’=θδθγ2222sin cot cos cot + （4－1）cot β’=θδθβ2222sin cot cos cot + 式中 θ ——受护边界与煤层走向方向所夹的锐角；δ、γ、β ——分别为走向方向、上山方向和下山方向的基岩移动角。
（5）受护对象的外侧边界，可以在平面图上通过受护对象角点作矩形，使矩形各边分别平行于煤层倾斜方向和走向方向，在矩形四周作围护带，或在平面图上作各边平行于受护对象总轮廓的多边形（或四边形），在多边形（或四边形）各边外侧作围护带，该围护带外边界即为受护面积边界。
（6）有滑坡危险的山区建筑物留设保护煤柱时，为了防止山体滑移，在建筑物上坡方向，移动角应减小20 ~ 25°，或者加大保护煤柱尺寸0.5 ~ 1.0 r （r 为主要影响半径）；在建筑物下坡方向，移动角应诚小5 ~ 10°，或者加大保护煤柱尺寸0.2 ~ 0.5 r 。
（7）其下有落差大于20 ~ 30 m 断层的建筑物留设保护煤柱时，应考虑沿断层面滑移的可能性，适当加大煤柱尺寸，使断层两翼均包括在保护煤柱范围之内，如图1所示。
