保护煤柱设计

****煤业有限公司

保护煤柱设计方案

（2012）

****地测科

目录

一、保护煤柱留设目的和任务 (2)

二、保护煤柱设计参数 (3)

（1）移动角 (3)

（2）维护带 (3)

三、保护煤柱留设的计算 (4)

（1）确定受护边界 (4)

（2）确定松散层保护边界 (4)

（3）确定保护煤柱边界 (5)

四、设计成果 (6)

五、建议 (6)

附1：****煤矿保护煤柱留设尺寸表 (6)

附2：8#煤层保安煤柱图 (6)

一、保护煤柱留设目的和任务

保护煤柱是指专门留设在井下不予采出的、目的是保护其上方岩层内部和地表的上述保护对象不受开采影响的那部分煤体。留设保护煤柱是保护各类防水（沙）、上覆岩层和地面建筑、构筑物不受开采影响。为了各煤矿能够安全生产，避免因地下采矿引发的房屋裂缝、倒塌等威胁居民生命财产安全的地质灾害发生，我矿对所有煤矿井田内的所有村庄范围进行测绘、调查，对村庄保护煤柱重新进行测量设计。

二、保护煤柱设计参数

（1）移动角

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。砖石结构房屋的临界变形值为i=3mm/m;k=0.2*10-3mm/m2;§=2mm/m。

（2）维护带

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，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备一定的备用尺寸。

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°

通过建筑物的角点做平行于煤层走向和煤层倾向的四条直线，俩

俩相交的一矩形范围。

三、保护煤柱留设的计算

村庄和公路以及各类防水（沙）、建（构）筑物受护范围确定后，利用垂线法计算设计其保护煤柱范围，然后按参数计算完成。

（1）确定受护边界

根据国家有关规程，村庄房屋和一般公路属于Ⅱ级保护，围护带宽度为15m。井田边界煤柱：30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；

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20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱；采区边界煤柱：20m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;

（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，得松散层保护边界。

S的计算公式：S=h×ctgψ；式中：S为松散层保护边界宽度；h 为松散层厚度；ψ为松散层移动角。

根据《保护煤柱设计规程》第1、2条，确定松散层移动角为ψ

=45°。松散层厚度根据附近钻孔资料及实测基岩高度确定。

（3）确定保护煤柱边界

计算公式采用： ； 式中：q —上山方向垂线长度（m ）； l —下山方向垂线长度（m ）； H i —地表各点埋藏深度（m ）； h —松散层厚度（m ）；

β′、γ′—斜交剖面下山移动角和上山移动角（°）； α—煤层倾角（°）；

θ—受保护面积边界，与煤层走向所交的锐角（°）。 根据《规程》第22条规定，上、下山基岩移动角β、γ需化成计算方向上的β′、γ′，斜交剖面移动角的确定

1、伪倾角α′用下列公式计算：tg α′=tg α×cos θ

2、ctg β′= ctg γ′= 式中：β—该矿区上山移动角（°）；

γ—该矿区下山移动角（°）； δ—该矿区走向移动角（°）。

根据《保护煤柱设计规程》第1、3、2条及第1、3、4条本次计算保安煤柱用：β=69°；γ=72°；δ=45°。

根据以上公式计算村庄房屋和公路保护煤柱范围。依据村庄附近煤矿井下巷道实测数据，计算取煤层倾角。受保护面积边界线与煤层

θ2sm δ2ctg θ2cos β2ctg ⨯+⨯θ2sin δ2ctg θ2cos γ2ctg ⨯+⨯cos θ

tg αβctg 1βh)ctg -H i (q ⨯⨯'+'=

cos θtg αγctg 1γh)ctg -H i (l ⨯⨯'-'

=

走向所交的锐角～θ，在村庄附近煤矿开采煤层采掘工程平面图上量取。松散层厚度h即房屋实测高程与基岩面高程之差值。

四、设计成果

通过本次工作确定了我矿区内现今分布的各村庄受护范围，通过测量、计算基本确定了保证村庄安全所必须的煤柱边界。并将村庄保护煤柱、村庄受护范围展绘在煤矿采掘工程平面图上及保安煤柱图，为矿区的采掘提供了比较可靠的依据。

五、建议

该矿在保护煤柱内开拓、掘进巷道时，应尽量采用较小的断面和减小一次爆破装药量，以确保受保护对象免受爆破冲击波和巷道报废后垮落的损害。为减少压煤损失，对于少量分散户应考虑迁移到附近较大村庄集中加以保护。

地表黄土覆盖层的厚度、煤层底板等高线的变化都直接影响村庄保护煤柱的范围，在村庄保护煤柱附近采煤时，应及时测量煤层底板标高，了解底板等高线的变化情况，若有的变化，应及时向国土部门提出报告，以便及时进行必要修改，确保村庄安全。

附1：****煤矿保护煤柱留设尺寸表

附2：8#煤层保安煤柱图

****煤矿保护煤柱设计

附表：1

****各种煤柱留设尺寸表

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