保护煤柱的留设
保护煤柱的留设
农村木结构承重房屋，简易仓库等
注：凡未列入表内的建（构）筑物，可依据其重要性、用途等类比其等级归属。对于不易确定者，可组织专门讨论，并报省、自治区、直辖市煤矿主管部门审定。
围护带宽度/m
建筑物保护等级
围护带宽度/m
Ⅰ
20
Ⅲ
10
Ⅱ
15
Ⅳ
5
围护带宽度根据受护对象的保护等级而定，一般按表2确定：
表2矿区建（构）筑物保护等级划分
保护等级
主要建（构）筑物
Ⅰ
国务院明令保护的文物和纪念性建筑物；一等火车站，发电厂主厂房，在同一跨度内有两台重型桥式吊车的大型车房，平炉，水泥厂回转窑，大型选煤厂主厂房等特别重要或特别敏感的、采动后可能发生重大生产、伤亡事故的建（构）筑物；铸铁瓦斯管道干线，大中型矿井主要通风机房，瓦斯抽放站，高速公路，机场跑道，高层住宅楼等
保护煤柱的留设原则：
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=±3mm/m
曲率k=+0.2×10-3·m-1
水平变形ε=+2mm·m-1
2、地面收护面积包括受护对象及其周围的维护带宽度可按下表确定：
表1建构物保护煤柱的化炉，220kV以上高压输电线路杆塔，矿区总变电站，立交桥；钢筋混凝土结构的工业厂房，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，剧院，学校，百货大楼，二等火车站，长度大于20m的二层楼房和
Ⅲ
无吊车设备的砖木结构工业厂房，三、四等火车站，砖木、砖混结构平房或变形缝区段小于20m的两层楼房，村庄砖瓦民房；高压输电线路杆塔，钢瓦斯管道等
煤矿工业广场保护煤柱留设计算方法
提高稳定性的措施
优化设计
根据地质条件和采矿需求，合理设计煤柱的 尺寸和位置，提高其稳定性。
排水降压
降低地下水压力，减轻其对煤柱稳定性的影 响。
加强支护
在煤柱周围实施支护措施，如打设锚杆、喷 射混凝土等，增强煤柱的承载能力。
实时监测
对煤柱进行实时监测，及时发现不稳定迹象， 采取措施防止事故发生。
05
通过研究保护煤柱留设计的计算方法，可以更好地保障煤矿 工业广场的安全和稳定，提高煤矿生产效率，降低生产成本 ，为煤炭工业的可持续发展提供有力保障。
02
保护煤柱留设的基本原则
保护煤柱的概念
01
保护煤柱是指在矿井开采过程中 ，为了保护地面重要建筑、水体 、交通要道等设施的安全，在开 采空间中预留的一部分煤层。
技术。
基于可靠度理论的留设方法
总结词
该方法基于可靠度理论，通过分析煤柱在不同工况下的失效概率，确定其合理尺寸。
详细描述
基于可靠度理论的留设方法是一种基于概率的方法。它通过分析煤柱在不同工况下的失效概率，综合 考虑地质条件、采矿技术、安全系数等因素，确定煤柱的合理尺寸。这种方法能够更全面地评估煤柱 的安全性和可靠性，但需要较复杂的计算和分析。
为确保安全，对煤柱进行加固 处理，如注浆、锚杆等措施。
实施效果
通过数值模拟和实际监测数据对比，验证了煤柱 留设方案的合理性和有效性。
实施过程中未出现任何安全事故，保证了工业广 场内建筑物和设施的安全。
有效降低了周边环境的灾害风险，提高了矿区的 整体安全性。
06
结论与展望
研究结论
保护煤柱留设是保障煤矿工业广场安全的重要措施，合理的留设方法可以有效减少 采动损害，提高资源利用率。
防隔水煤柱留设规定
防隔水煤柱留设规定隔水煤柱是煤矿安全生产中的紧要设施，用于减小采空区域的面积，支撑地层，稳定采空区域，并防止地面塌陷。
隔水煤柱的留设规定是指在隔水煤柱的设计、选择、布设、稳定、监测等方面的一系列规定和引导。
本文将防隔水煤柱留设规定划分为设计规定、工程实施规定、监测规定、维护保养规定四个方面进行详述。
一、设计规定1.煤柱尺寸的设计。
煤柱所需的规模和尺寸应当认真计算和掌控，应依据煤柱所处地层的性质、煤层赋存规律，还应依据煤柱所处地质地貌、开采方式等因素定量确定其大小。
同时应当依据不同地质条件、地质地貌、开采方式，进行煤柱的强度设计和稳定评估。
2.煤柱材料的选择。
煤柱材料的选择应依据地质条件、地质地貌、开采方式、煤层类型等多种因素合理选择。
应当选择凭借良好机械性能的天然岩石，由于它具有良好的刚性和完美的稳定性。
选用材料应具有良好的耐水性和耐腐蚀性，能够在地下水和酸性环境中长期稳定，避开败坏。
3.煤柱留设密度与间距的掌控。
煤柱应依据煤层稳定性和煤柱的载荷特性，尽可能实现最大限度的留设密度，缩短煤柱间距，防止采空区域开裂、变形，从而使煤柱稳定。
但是，当煤矿埋深较大或其特定地质条件不同时，煤柱的留设密度需相应减小，以确保煤矿的稳定性。
二、工程实施规定1.煤柱安装的工艺。
安装煤柱应尽可能削减对地下扰动和对原生地层的破坏，在遵守安全规定和环保要求的情况下，应运用多种安装工艺，如吊装、支架、顶板修筑等。
在安装煤柱的工艺过程中，应注意防止煤柱的损坏和质量问题。
2.施工现场应急预案。
在煤柱的施工过程中，可能会显现多种突发情况，这些情况有可能会对施工安全和质量造成影响，因此，必需订立完善的应急预案，在紧急情况下实行措施紧急处理事态，保障煤矿的生产安全。
三、监测规定1.煤柱稳定性监测。
在煤柱留设后，应用科学技术对其进行稳定性监测，如使用应变测量装置、应力计、震动计等工具对煤柱进行长期监测和数据记录，依据实际情况适时调整煤柱的设计和留设标准。
煤柱尺寸留设
各种煤柱留设尺寸
井田边界煤柱：30米
阶段煤柱：斜长为60米，若在两阶段留设，则上下阶段各留30米
井田浅部防水煤柱：斜长为50米
断层煤柱：每侧各为20米
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30米，两侧各为30米；
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20米，垂距为10米，回风大巷上方留斜长为20米的煤柱。
采区边界煤柱：20米
采区煤层上山：两巷中间为20米，两侧各为20米；
区段煤柱：斜长10米
平巷掘进速度
说明书内容：
1、采区概况
2、采区设计方案
3、采区各系统
4、采煤方法及回采工艺
5、工作面主要设备
6、通风与安全
7、巷道断面设计。
垂线法留设保护煤柱
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。
保护煤柱留设与防水安全煤岩柱计算规范标准
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 (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23、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。
2、当保护边界线与煤层走向斜交时，应根据附表1中的基岩移动角求得垂直于保护边界线方向（伪倾斜）的上山移动角γ＇和下山移动角β＇，然后再确定保护煤柱边界。
保护煤柱措施方案最新规范
保护煤柱措施方案最新规范引言保护煤柱是矿山开采中的重要环节，它对于矿井安全和矿业可持续发展具有重要意义。
随着矿山开采技术的不断发展和改进，保护煤柱的规范也在不断更新。
本文将介绍最新的保护煤柱措施方案规范，以期提高煤矿的安全性和效益。
保护煤柱的背景和意义保护煤柱是指在采空区或开采工作面周围留下的未开采的煤层，它起到支撑岩层和稳定矿井的作用。
保护煤柱的目的是保护矿井不受采空区的影响，防止煤层塌陷和地面沉陷，确保矿井的安全和生产的持续性。
同时，保护煤柱还可以减少矿产资源的浪费，提高矿井的经济效益。
最新保护煤柱措施规范1. 保护煤柱的留置率要求根据规范，保护煤柱的留置率应根据矿区地质条件、煤柱所受应力和煤层开采方式等因素来确定。
一般来说，留置率应保证在75%以上，以确保采空区的稳定和矿井的安全。
同时，为了提高煤矿的产能和效益，规范也允许根据具体情况适当减少留置率，但必须经过科学论证和安全评估。
2. 保护煤柱的尺寸和形状要求规范规定，保护煤柱的尺寸和形状应根据煤层自身的物理力学性质、矿井地质条件和采煤工艺要求等多个因素来确定。
一般来说，保护煤柱的宽度应不小于煤层厚度的30%，厚度应不小于2米。
此外，保护煤柱的形状应尽量规则、均匀，以提高其受力能力和抗震能力。
3. 保护煤柱的支护方式和技术要求规范规定，在开采过程中，保护煤柱的支护方式和技术应采用先进、可靠的工艺和设备。
对于较大断面、复杂地质条件和高应力煤层，应采用混凝土支护、钢支撑等强力支护措施。
此外，规范还明确了支护作业的安全要求，如严格遵守操作规程、定期检查和维护支护设备、加强安全教育培训等。
4. 保护煤柱措施的监测与评估为了保证保护煤柱措施的有效性和安全性，规范要求对保护煤柱的支护结构、变形和应力进行监测。
监测结果应定期报告，及时发现和解决潜在问题。
此外，规范还要求对保护煤柱的工程效果进行评估，确保采取的措施符合设计要求，达到预期目的。
结论保护煤柱措施是煤矿开采中的关键环节，对矿井安全和矿业可持续发展至关重要。
第四章保护煤柱留设-煤矿开采损害与保护
第二节 保护煤柱留设原理 留设保护煤柱的实质就是根据已掌握的地表 移动变形规律，在煤层层面上圈定一个保护煤柱 的边界，回采仅在该边界之外进行，已使开采的 影响不波及到需要保护的范围。 保护煤柱的边界是从受保护范围的边界起， 按移动角 δ 、 β 、 γ （主断面）上和斜向移动角 δ′ 、 β′、γ′（任意斜向断面上）所作的保护临界面与煤 层层面的交线。 如图4-1所示，地面上有一座需要保护的建筑 物ABCD，其受保护范围不是建筑物的外边界所圈 定的区域，而是过建筑物各角点平行于煤层走向 和倾向的四条直线所围成面积a0b0c0d0。
第二节 保护煤柱留设原理 从平面图上量出保护煤柱的面积A，根据煤层的倾 角 和煤的质量密度 及煤层厚度m，则可确定出 因留设煤柱而呆滞的煤量Q为:
Q A m cos
（4-1）
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。 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
第二节 保护煤柱留设原理
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的影响，使得 所留设的保护煤柱的尺寸和位置出现偏差。因此，留设 的保护煤柱应具有一定的备用尺寸。加备用尺寸的方法 如下:
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
1．新设计的矿井和生产矿井在留设建筑物保护煤柱时， 应有相应的图纸和文字说明。其内容，包括地质开采技术条 件，受保护对象概况，留设煤柱的必要性，选取的参数及压 煤量计算。 2．煤柱留设和变更的批准权限如下： （1）国家一级铁路和二级铁路，对矿井安全生产有严 重威胁的水体，大型矿井的主要井筒及工业场地，县以上城 镇及大型工厂，压煤量超过50万吨的其它建筑物、水体、铁 路及主要井巷煤柱的留设，必须报省、市、自治区煤炭管理 部门批准、备案。 （2）上述以外的建筑物、水体、铁路及主要并巷煤柱 的留设，必须报矿务局总工程师 批准，报省、市、自治区煤炭管理部门备案。 （3）各类煤柱应按留设标准严加控制，不得任意变更， 特殊情况下非改变不可时，须按上述批准权限重新报批。
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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）
2、垂线法
用解析方法留设保护煤柱，先作受护面积边界的垂线，利用公式计算垂线的长度，再在平面图上量出垂线长度，从而确定保护煤柱边界。
步骤：
（1）确定受护面积边界
在平面图上直接作平行于受护对象边界的直线，构成多边形。
再在其外围画出围护带，得受护面积边界。
这种边界多与煤层走向斜交。
（2）确定松散层保护边界
S=hctgψ
式中：s――松散层保护边界宽度
h――松散层厚度
ψ――松散层移动角
（3）确定保护煤柱边界
计算垂线长度，向上山方向垂线长度为q，向下山方向垂线长度为l，计算公式为
式中：H i——地表各点的埋藏深度，m；
h——松散层厚度，m；
β′，γ′——斜交剖面下山和上山移动角；
α——煤层倾角；
θ——受护面积边界与煤层走向所交的锐角。
斜交剖面移动角β′和γ′计算公式：
式中：β、γ、δ——矿区采用的下山、上山、走向移动角；
θ——受护面积边界与煤层走向所夹的锐角。
垂线法留设保护煤柱（平面图）
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