立井井筒论文：井筒变形保护煤柱开采数值模拟

煤炭工程　２０１０年第１期　

１）罐道的日常检查罐道的日常检查包括：测量各罐　

道之间的距离变化，检查罐道的磨损情况，观测罐道街头　

的间隙变化。通过这些检查，可以随时了解井筒煤柱开采　

过程中罐道的完好状况，可以及时的发现问题并加以解决。　

２）罐道的定期观测在井筒煤柱开采过程中，每隔一　

定时间，对罐道进行一次观测，以便为罐道的调整和维修　

提供依据。　

罐道的观测可以从地面放钢丝至井底，在钢丝下部悬　

挂一定重量的重锤，将钢丝垂直绷紧，分段丈量罐道到钢　

丝的水平距离，这样可以测量出全罐道的偏斜变形情况。　

为了防止罐道受井壁的压力作用发生侧鼓，应加大罐　

道接缝的间距，或创造条件使罐道在罐道梁的固定处能自　

由移动。在井筒可能出现较大应力的地方，将所有的罐道　

都设置可缩性接头，使罐道可以沿竖向自由滑动。在采动　

期间，应加强对罐道梁的日常检查。　

４方案实施后对生产系统的监测　

该设计方案各工作面已于２００６年回采结束，在回采过　

程中，对地表建筑物和立井等主要生产系统设施进行了定　

期监测，除风机房出现了２ｍｍ宽的裂缝（小于Ｉ级损害）　

外，其他建筑物未新增明显裂缝，立井在开采期间采用井　

壁四周挂金属网的方法进行维护，保障了其正常运行。上　

述工作面的回采结束，该矿范围内的煤炭资源也基本采完。　

地表沉陷是一个动态过程，回采结束后地表有一定稳　

定期，在稳定期间内，立井损害程度逐步增大，随之报废。　

５结论　

工业广场煤柱是该矿最后的可采资源，在保证矿井安　

全生产的前提下，工业广场煤柱采用条带开采方法开采是　

可行的，得出如下几点结论：　

１）根据该工业广场煤柱煤层的赋存条件，利用概率积　

分法，对局部开采工业广场煤柱后的地表移动变形情况进　行的预计，计算出对主要建筑物和立井的移动变形最大值。　

２）结合矿区立井的移动变形情况提出了维修和调整措　

施，保障了开采期间煤矿井筒的正常运营。　３）通过实施后监测表明局部开采工业广场保护煤柱的　

设计方案是可行的，可以保证在整个煤柱开采期间，矿井　

第５８卷第５期有色金属（矿山部分）２００６年９月

断层保护煤柱留设方法研究

王其芳

（山东科技大学地科学院）

摘要：本文通过分析肥城矿区开采实践中出现的断层影响事例，研究断层对开采沉陷规律的影响，给出了遇到有断层情况下的保护煤柱留设方法，即选用具体地质条件下开采引起的地表移动变形边界角作为留设保护煤柱的主要参数，当条件允许时，也可选用边界角与移动角的平均值来设计保护煤柱。关键词：断层保护煤柱

在煤矿开采活动中，由于断层存在，破坏了煤层

的连续性和完整性，使矿区地层条件复杂化，影响了

采区的划分，使生产系统复杂，储量损失增大，造成

顶板破碎，支护难度大，同时使开采引起的岩层与地

表移动变形规律复杂化，表现出特殊性，其结果往往

在断层露头处地面出现台阶、裂缝等非连续变形，增

加了建（构）筑物下压煤开采的难度。

如果可采地层的上覆岩层中有断层存在，这就

可能引起断层的上下盘沿断层面相对移动。研究表

明，当断层倾角大于２０。，断层落差大于ｌＯｍ时，断

层对岩层和地表移动有明显的影响。断层露头区上

方地表产生较大裂缝，并有台阶出现，则地表下沉盆

地有明显差异。在多数情况下，上盘部分下沉系数

和下沉速度较大；下盘部分下沉系数和下沉速度较

小。随断层倾角的增大，地表移动特征差别变大，而

且地表移动和变形最大值集中于断层露头附近。此

外，断层的断面大小及倾向使地表移动范围增大或

缩小。

国家煤炭工业局制定的《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，对地

面建（构）筑物，其保护煤柱的留设，是以危险移动

变形值指标为主要依据的，即以通常使用的移动角

值垂直剖面法（适用于各类建（构）筑物）、垂线法

（多用于延伸形构筑物）、数字标高投影法（主要适

用于倾角变化较大的煤层）之一进行设计。但对断

层保护煤柱的设计未作专门规定，一般也采用上述方法留设。

而在开采实践中，采用移动角留设断层保护煤

王其芳讲师山东青岛２６６５１０柱，往往出现异常现象。有必要对断层保护煤柱留

２００８年第３期　煤炭工程　

跨立井井筒开采技术的成功实践　

郑立军，李长松，孔祥辉　（焦作煤业集团朱村矿，河南焦作４５４￣３）　摘　要：焦作煤业集团朱村矿北风井于２００３年ｌ０月停止使用。为了提高煤炭资源的回收　率，该矿成功解决了跨井筒回采中通风、涌水和顶板控制问题，充分回收了井筒煤柱，提高了矿　井回采率，创造了良好的经济效益。　关键词：井筒；煤柱；特殊开采　中图分类号：ＴＤ８２３．８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—０９５９（２００８）０３￣０４１．Ｉ）２　

１工程概况　焦煤集团朱村矿煤炭资源趋于枯竭，目前生产能力只　有３０万　ａ左右。北风井为原西一采区的专用回风立井，　位于该采区的上部东翼，北为Ｆ　断层，南为采空区；该井　筒始建于１９５７年，２０ｏ３年ｌ０月停止使用。井筒净直径　４．０ｍ，井壁采用料石砌筑，支护层厚度０．５ｍ。井口标高＋　１４９．６５ｍ，井底标高＋６　３ｌｍ，井筒深１４３．３４ｍ，井筒落底　于二　煤底板下的泥岩中。　为　回收井筒煤柱，仍采用壁式工作面开采。工作面　走向长２００ｍ，倾斜长２０～６２ｍ，平均４０ｍ，开采煤层为二，　煤，煤层赋存稳定，煤厚在５．０—６．０ｍ，平均５．３ｍ。煤层　直接顶为粉砂岩。厚度２２　２５ｍ；基本顶为砂岩，厚度３３ｍ；　煤层底板为泥岩，厚度７ｍ。该工作面水文地质条件较简　单，工作面涌水主要源于顶板砂岩和北风井井筒淋水。同　时工作面运输平巷内局部渗水（６ｍ　／ｈ）。该煤柱回收工作　面为低瓦斯，绝对瓦斯涌出量０．５～１ｍ　／ｒａｉｎ；煤尘无爆炸　危险性；属Ⅲ类不易自燃煤层。工作面与井筒相对位置如　

抵押制度，落实全员职责，明确考核标准。同时出台《关　于加强２０ｏ７年安全生产工作的决定》与《“安全３６５、决　胜２０ｏ７年”特别奖罚决定》，首次实施“先奖后罚”和　“重奖重罚”的安全管理措施。进一步加大ｒ安全结构工　资，使安全工资比例达到５０％以上，全员安全工资比例达　到３０％左右，既增加＿ｒ安全压力，义形成Ｊ，工作动力。严　格执行煤矿管理人员现场跟班制度和地面辅助生产单位管　理人员现场巡查制度，明确规定每个班次至少有一名副总　［程师级以上管理人员坚守现场带班作业。各级业务保安　图１所示。　

2第⼆章保护煤柱的设计

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。

图2-1 保护煤柱留设原理图

如图2-1：设煤层上⽅的地⾯有⼀建筑物，其受护⾯积为a0b0c0d0，为保护建筑物不受开采的有害影响，需要留设保护煤柱。确定煤柱⼤⼩的⽅法具体如下：

⾸先，通过建筑物中⼼作沿煤层⾛向和倾向的剖⾯图，如图所⽰。