各种保护煤柱设计及公式

一般建筑物低于Ⅰ级损坏（裂缝宽度小于 4mm）。砖石结构房屋的临界变形值为
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4.保护煤柱的设计ห้องสมุดไป่ตู้
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4.保护煤柱的设计
什么叫松散层移动角?
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4.保护煤柱的设计
松散层移动角----用基岩移动角自采空区边界划线和基岩松
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4.保护煤柱的设计
留设煤柱而呆滞的煤量Q为: Q A m cos
式中, ----煤层的倾角; A----平面图上保护煤柱的面积 ----煤的质量密度 m----煤层厚度
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4.保护煤柱的设计
掌握几个概念: ➢松散层移动角 ➢移动角 ➢围护带
1.1 概述 1.2 垂直断面法 1.3 垂线法
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4.保护煤柱的设计
上一节所讲内容回顾
知识点一: 留设保护煤柱的目的 知识点二: 保护煤柱的定义 知识点三: 留设保护煤柱的优缺点 知识点四: 设计保护煤柱的必要性
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4.保护煤柱的设计
上一节所讲内容回顾
高炉、焦化炉，220KV以上超高压输电线路杆塔，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

防水煤（岩）柱常用计算公式
防水煤（岩）柱常用计算公式
1、对于煤层厚度小于3.5m，倾角小于30°，可按下列经验公式计算：d=5m+0.05H+0.002L 式中：d—防水煤柱宽度（m）， m—煤层厚度（m），H—开采深度（m），L—由最近的井筒到需设防水煤柱之间的距离（m）如上式计算结果小于20m，要用20m，大于20m则用计算数，防水煤柱未经上级主管部门批准，不允许损坏。

2、井下一些区段受水威胁时，也常用煤柱给予隔离，其计算公式为：
L=0.5km√3P/kp 式中：L—煤柱留设宽度（m），k—安全系数（一般取2～5），m—煤层采高（m），P—作用在煤上的压力（MPa），kp—煤的抗张强度（MPa）、软煤3～5（MPa）、硬煤17～40（MPa）
3、多煤层矿井，倾角小，上煤层已开采且积有老空水，下煤层开采时就需计算上下煤层之间岩层能否构成安全隔水层厚，其计算公式为：h=nB√[（kp×b×L×m）/r1cosα+H×m/（kp+ r1m）] 式中：h—矿山压力和静水压力对隔水层的破坏深度（m），n—待定系数（一般采用1.5～1.6，集中压力段采用1.8），B—采空冒落体的体积常数，kp—底板岩石平均抗张强度（T/m2），b—第一次来压的控顶距（m），m—煤层开采厚度（m），r1—隔水层岩石平均容重（T/m3），α—煤层倾角，H—工作面底板含水层静水压力（水柱高m）
探水超前距和帮距经验值（参考数）。

关于建筑物（村庄）保护煤柱设计方法的思路解析摘要：为了合理开采煤炭资源，保护建筑物（构筑物）、水体、铁路、主要井巷和地面生态环境，按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》（安监总煤装〔2017〕66号）规范要求，根据不同的地形地貌及地质条件，选用垂线法计算保护煤柱，并通过公式变换，进一步提高保护煤柱设计的合理性及经济性。

关键词：建筑物、保护煤柱、垂线法、移动角为了合理开采煤炭资源，保护建筑物（构筑物）、水体、铁路、主要井巷和地面生态环境，根据《煤炭法》《矿产资源法》《土地管理法》《煤矿安全规程》等法律，2017年5月17日国家安全监管总局、国家煤矿安监局、国家能源局、国家铁路局四部委联合下发了《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》（安监总煤装〔2017〕66号）。

本文主要根据“规范”，并结合东峰煤矿实际地形地貌及地质条件，简述建筑物（村庄）保护煤柱的留设方法。

一、参数确定根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》第十五条规定，特级建筑物保护煤柱按边界角留设，其他建筑物保护煤柱按移动角留设。

矿区内村庄保护等级为Ⅲ级，村庄保护煤柱按移动角留设。

松散层及基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定。

根据煤炭工业出版社出版煤炭科学研究总院中国煤炭学会煤矿开采损害技术鉴定委员会组织编写的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》中提供的地表移动实测数据，晋城（二叠系）东峰煤矿3108工作面的实测数据计算为，松散层移动角φ取45°，上山移动角β、下山移动角γ、走向移动角δ均取72°。

二、受保护建筑物调查及维护带确定受护对象为避免煤矿开采影响破坏而需要保护的对象。

围护带设计保护煤柱划定地面受护对象范围时，为安全起见沿受护对象四周所增加的带形面积。

建筑物受护范围边界用下列方法确定：（一）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，该围护带外边界即为受护范围边界。

防隔水煤（岩）柱的尺寸要求
一、煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设
煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按下列公式计算：
1.煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时：
H f＝ H k＋H b（3-1）
2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时（图3-1）：
H f＝H L＋H b （3-2）
式中H f--防隔水煤（岩）柱高度，m；
H k--采后垮落带高度，m；
H L--导水裂缝带最大高度，m；
H b--保护层厚度，m；
α--煤层倾角，（°）。

根据式（3-1）、式（3-2）计算的值，不得小于20 m。

式中H k、H L的计算，参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的相关规定。

图3-1 煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤（岩）柱留设图（略）
二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设
含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设（图3-2）可参照下列经验公式计算：
/---
/ 3P
L＝0.5KM √------ ≥20 m
Kp
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；
Kp--煤的抗拉强度，MPa。

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