開采沉陷第十五講

1、開采沉陷學(xué)第十五講Tel：Email：第四章 保護(hù)煤柱的設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述第二節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)原理第三節(jié) 垂直斷面法第四節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)工作的管理第一節(jié) 概述 由于煤礦地下開采范圍大、開采層數(shù)多而開采深度有限，開采的影響一般都能發(fā)展到地表，波及到上覆巖層與地表的一些與人類生產(chǎn)和生活有密切關(guān)系的對象，如湖泊、河流、鐵路、公路、民用住宅和工業(yè)廠房、管道、農(nóng)田水利設(shè)施以及并下工程等，使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不能正常進(jìn)行，居民的居住安全得不到保證。 因此必須采取措施進(jìn)行防護(hù)，以減小或者完全避免地下開采的有害影響。留設(shè)保護(hù)煤柱，就是其中的措施之一。 保護(hù)煤柱是指專門留在井下不予采出的、目的是保護(hù)其上方巖層內(nèi)部和地表的

2、上述保護(hù)對象不受開采影響的那部分煤體。第一節(jié) 概述 留設(shè)保護(hù)煤往雖然是保護(hù)上覆巖層和地面建筑物、構(gòu)筑物不受開采影響的一種比較可靠的方法，但也存在如下缺點(diǎn)： 1有一部分煤炭留在地下暫時或永遠(yuǎn)不能采出，造成大量煤炭資源的損失，縮短礦井生產(chǎn)年限； 2由于留設(shè)保護(hù)煤柱，使采掘工作復(fù)雜化和采掘工程量增大，還會導(dǎo)致局部礦壓集中，給礦井生產(chǎn)造成危害。 由于采礦引起的巖層與地表移動，使得位于其影響范圍內(nèi)的井巷、地面建筑物和構(gòu)筑物、地表水系及含水層等遭受不同程度的損壞。為了保護(hù)某些重要的建（構(gòu)）筑物、水體等，使其免遭采動損害的影響，有時需要在井下留設(shè)保護(hù)煤柱，特別是對小范圍內(nèi)的重要建筑物，在淺部開采時留設(shè)保護(hù)煤

3、柱還是必要的。第二節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)原理 留設(shè)保護(hù)煤柱的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)已掌握的地表移動變形規(guī)律，在煤層層面上圈定一個保護(hù)煤柱的邊界，回采僅在該邊界之外進(jìn)行，已使開采的影響不波及到需要保護(hù)的范圍。 保護(hù)煤柱的邊界是從受保護(hù)范圍的邊界起，按移動角、（主斷面）上和斜向移動角、（任意斜向斷面上）所作的保護(hù)臨界面與煤層層面的交線。 如圖4-1所示，地面上有一座需要保護(hù)的建筑物ABCD，其受保護(hù)范圍不是建筑物的外邊界所圈定的區(qū)域，而是過建筑物各角點(diǎn)平行于煤層走向和傾向的四條直線所圍成面積a0b0c0d0。 第二節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)原理 從平面圖上量出保護(hù)煤柱的面積A，根據(jù)煤層的傾角 和煤的質(zhì)量密度 及煤層厚度m，

4、則可確定出因留設(shè)煤柱而呆滯的煤量Q為:（4-1） 正確選取移動角是保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。移動角是指在充分采動或接近充分采動的條件下，主斷面上臨界變形值的點(diǎn)和開采邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)所夾的角。 一般建筑物低于級損壞（裂縫寬度小于4mm）。磚石結(jié)構(gòu)房屋的臨界變形值為 第二節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)原理 保護(hù)煤柱留設(shè)時，由于地質(zhì)采礦條件的差異、移動角的誤差、井上下位置關(guān)系的不準(zhǔn)確等因素的影響，使得所留設(shè)的保護(hù)煤柱的尺寸和位置出現(xiàn)偏差。因此，留設(shè)的保護(hù)煤柱應(yīng)具有一定的備用尺寸。加備用尺寸的方法如下: 目前在保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)中，一般在地面上加圍護(hù)帶，即根據(jù)建筑物不同的保護(hù)級別，從建筑物邊界向外擴(kuò)展一定的范圍，作

5、為設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱的受保護(hù)邊界。第二節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)原理 教材P116中表4-1給出礦區(qū)建筑物和構(gòu)筑物的保護(hù)等級，相應(yīng)的圍護(hù)帶寬度列于表4-2中。 保護(hù)煤柱留設(shè)所需的資料： 1保護(hù)對象（如工業(yè)廣場、房屋、鐵路、立井等）的特征及使用要求，礦區(qū)的地質(zhì)條件及煤層埋藏條件； 2符合精度要求的必要的圖紙資料，如井田地質(zhì)剖面圖，煤層底板等高線圖，井上下對照圖； 3礦區(qū)地表移動參數(shù)以及斷層、背向斜等地質(zhì)構(gòu)造情況。第三節(jié) 垂直斷面法 步驟： （1）沿煤層走向和傾向確定受護(hù)對象的邊界，按寬5-20m加圍護(hù)帶得受護(hù)面積邊界； （2）確定保護(hù)煤柱邊界：在受護(hù)面積邊界與煤層走向平行或垂直時所作的垂直剖面上，在松散層和基巖內(nèi)分別用移動角和、畫直線，作出保護(hù)煤柱邊界。如圖所示。計(jì)算壓煤量3060計(jì)算壓煤量第四節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)工作的管理 1新設(shè)計(jì)的礦井和生產(chǎn)礦井在留設(shè)建筑物保護(hù)煤柱時，應(yīng)有相應(yīng)的圖紙和文字說明。其內(nèi)容，包括地質(zhì)開采技術(shù)條件，受保護(hù)對象概況，留設(shè)煤柱的必要性，選取的參數(shù)及壓煤量計(jì)算。 2煤柱留設(shè)和變更的批準(zhǔn)權(quán)限如下： （1）國家一級鐵路和二級鐵路，對礦井安全生產(chǎn)有嚴(yán)重威脅的水體，大型礦井的主要井筒及工業(yè)場地，縣以上城鎮(zhèn)及大型工廠，壓煤量超過50萬噸的其它建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱的留設(shè)，必須報(bào)省、市、自治區(qū)煤炭管理部門批準(zhǔn)、備案。 （2）上述以外的建筑物、水體、鐵