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文檔簡介
1、.建筑物下采煤的建筑物下采煤的4條技術路線:條技術路線:留設保護煤柱留設保護煤柱建筑物搬遷建筑物搬遷減小開采引起的變形減小開采引起的變形提高建筑物抗變形能力提高建筑物抗變形能力2-2 建筑物保護煤柱設計建筑物保護煤柱設計.保護煤柱保護煤柱是指專門留在井下不予采出的、旨在保護其上方巖層內部和地表的上述保護對象不受開采影響的那部分煤炭。留設保護煤柱是保護巖層內部和地表建筑物、構筑物免受開采影響的一種比較可靠的方法。.缺點:1、有一部份煤炭留在地下暫時或永遠不能采出,造成大量煤炭資源的損失,縮短礦井生產年限;2、由于留設保護煤柱,是采掘工作復雜化和采掘工程量增大,還會導致局部礦壓集中,給礦井生產造成
2、危害。.工業(yè)場地建筑物和構筑物,礦井主要通風機工業(yè)場地建筑物和構筑物,礦井主要通風機房及其風道等設施。房及其風道等設施。國務院明令保護的文物、紀念性建(構)筑國務院明令保護的文物、紀念性建(構)筑物。物。采用不搬遷或就地重建采煤在技術上不可能采用不搬遷或就地重建采煤在技術上不可能或經濟上不合理,搬遷又無法實現(xiàn)或在經濟或經濟上不合理,搬遷又無法實現(xiàn)或在經濟上嚴重不合理的建筑物或構筑物。上嚴重不合理的建筑物或構筑物。需要留設保護煤柱的地面建筑物需要留設保護煤柱的地面建筑物.需要留設保護煤柱的地面建筑物需要留設保護煤柱的地面建筑物 采后重要建筑物或構筑物所在的地表可能產采后重要建筑物或構筑物所在的地
3、表可能產生抽冒、切冒、滑坡等形式的塌陷漏斗坑、生抽冒、切冒、滑坡等形式的塌陷漏斗坑、突然下沉或滑動崩塌,造成對重要建(構)突然下沉或滑動崩塌,造成對重要建(構)筑物地基嚴重破壞的。筑物地基嚴重破壞的。 建(構)筑物所在的地表下面潛水位較高,建(構)筑物所在的地表下面潛水位較高,采后因地表下沉導致建(構)筑物及其附近采后因地表下沉導致建(構)筑物及其附近地面積水,又不能自流排泄或采用人工排泄地面積水,又不能自流排泄或采用人工排泄方法經濟上不合理的。方法經濟上不合理的。.需要留設保護煤柱的地面建筑物需要留設保護煤柱的地面建筑物 重要河(湖、海)堤、庫(河)壩、船閘、重要河(湖、海)堤、庫(河)壩、
4、船閘、泄洪閘、泄水隧道和水電站等大型水工建泄洪閘、泄水隧道和水電站等大型水工建筑工程。筑工程。 高速公路、機場跑道。高速公路、機場跑道。建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程與壓煤開采規(guī)程中華人民共和國國家煤炭工業(yè)局,中華人民共和國國家煤炭工業(yè)局,2000.6保護煤柱留設原理保護煤柱留設原理在保護對象的下方留一部分煤炭不開采,使其在保護對象的下方留一部分煤炭不開采,使其周圍的煤炭開采對保護對象不產生危險性的移周圍的煤炭開采對保護對象不產生危險性的移動和變形。動和變形。-50-100-150-200.建筑物受保護面積建筑物受保護面積 地面建筑物本身
5、的面積地面建筑物本身的面積建筑物周圍增加了圍護帶后擴展的面建筑物周圍增加了圍護帶后擴展的面積積增加圍護帶的目的:增加圍護帶的目的:抵消留設保護煤柱時移動角的誤差抵消留設保護煤柱時移動角的誤差抵消井上下位置關系確定不準確誤差抵消井上下位置關系確定不準確誤差 . 建(構)筑物保護等級與圍護帶寬度建(構)筑物保護等級與圍護帶寬度 建 筑 物 保建 筑 物 保護等級護等級III圍 護 帶 寬圍 護 帶 寬度度(m)2015105圍護帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后圍護帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后的后果。的后果。工業(yè)廣場煤柱;工業(yè)廣場煤柱;風井煤柱;風井煤柱;鐵路煤柱;鐵路煤柱;村莊煤柱。村莊煤
6、柱。畢業(yè)設計為保護地面建筑物需留設的煤柱畢業(yè)設計為保護地面建筑物需留設的煤柱 保護煤柱留設參數(shù)保護煤柱留設參數(shù)1)移動角)移動角巖層(基巖)移動角巖層(基巖)移動角 、 、 煤層傾角煤層傾角50時時, = , = -0.5 黃土層黃土層 = 55 松散層移動角松散層移動角 風化堆積物風化堆積物 =45 富水坡積物或砂層富水坡積物或砂層 =35 h h 采深不同,煤柱留設寬度不同,采深愈大,煤柱留設采深不同,煤柱留設寬度不同,采深愈大,煤柱留設寬度愈大。沖積層愈厚,煤柱留設寬度愈大寬度愈大。沖積層愈厚,煤柱留設寬度愈大2)圍護帶)圍護帶保護面積保護面積=建筑物本身建筑物本身+圍護帶圍護帶圍護帶的
7、:圍護帶的:抵消移動角的誤差測量中井上下抵消移動角的誤差測量中井上下位置不準確誤差位置不準確誤差圍護帶尺寸取決于建筑物的重要圍護帶尺寸取決于建筑物的重要性和破壞后的后果。性和破壞后的后果。保護等級保護等級 寬度寬度(m) 20 15 10 5三、垂直三、垂直剖面剖面法設計保護煤柱法設計保護煤柱作圖法作圖法:沿煤層走向和傾向作剖面,在剖面上由巖層移沿煤層走向和傾向作剖面,在剖面上由巖層移動角確定煤柱寬度,并投影到平面圖上,得到動角確定煤柱寬度,并投影到平面圖上,得到保護煤柱邊界。保護煤柱邊界。所需資料所需資料:移動角移動角煤層底板等高線煤層底板等高線井田地質剖面井田地質剖面井上下對照圖井上下對照
8、圖.C(k )mA(q )-3503m23p2-6B(q )D(k )-300-250-200-1502cbddmkaaqcnn2b2-100nm2 m1hn12n3q q21qqkkh1k-300-350k3-100-150-200-2502結果為結果為對稱的梯形。對稱的梯形。注意的問題:梯形上注意的問題:梯形上下邊與煤層走向平行。下邊與煤層走向平行。作圖法比較簡單,但作圖法比較簡單,但增大了煤柱尺寸,煤增大了煤柱尺寸,煤柱損失較大。柱損失較大。.垂直剖面法煤柱尺寸的計算垂直剖面法煤柱尺寸的計算nHBlsBmsqAHAhtgtghHlB)(tgtghHqA)(傾傾向向剖剖面面上上.4 4、垂
9、線法(、垂線法(計算法)計算法)設計保護煤柱設計保護煤柱 計算從保計算從保護邊界所護邊界所做的垂線做的垂線長度長度dDdldqdA1aal2ala-400-300bqcdacbbblbC2qqcc1c100-200-1000150Bs = hctg .垂線計算垂線計算過a、b、c、d角點,分別作垂直ab、bc、cd和ad直線的垂線,la1和lb,qb和qc1,qc2和qd,la2和ldcos1)(cos1)(tgctgctghHltgctgctghHqiidDdldqdA1aal2ala-400-300bqcdacbbblbC2qqcc1c100-200-1000150B涉及單獨線條的保涉及單
10、獨線條的保護護對于每條線來說,對于每條線來說,只有偽傾斜上山方只有偽傾斜上山方向的移動角向的移動角 或偽或偽傾斜下山方向的移傾斜下山方向的移動角動角 ;埋深變化,垂線長埋深變化,垂線長度不同度不同dDdldqdA1aal2ala-400-300bqcdacbbblbC2qqcc1c100-200-1000150B垂線法設計保護煤柱分析垂線法設計保護煤柱分析 .鐵路保護煤柱留設鐵路保護煤柱留設以下情況需要留設鐵路保護煤柱:以下情況需要留設鐵路保護煤柱:1、國家一級、二級鐵路;、國家一級、二級鐵路;2、國家三級鐵路:薄及中厚煤層、國家三級鐵路:薄及中厚煤層H/M60 厚煤層及煤層群厚煤層及煤層群H
11、/M80;3、工礦專用鐵路:薄及中厚煤層、工礦專用鐵路:薄及中厚煤層H/M40 厚煤層及煤層群厚煤層及煤層群H/M60;4、鐵路隧道:全長大于、鐵路隧道:全長大于20m的鐵路橋,一、二的鐵路橋,一、二級鐵路線上的一、二級鐵路車站;級鐵路線上的一、二級鐵路車站;5、采用其他方法處理,技術上不可能或經濟上、采用其他方法處理,技術上不可能或經濟上不合理的鐵路及其建筑物;不合理的鐵路及其建筑物;6、有嚴重滑坡危險又難以處理的鐵路線;、有嚴重滑坡危險又難以處理的鐵路線;.鐵路保護煤柱留設鐵路保護煤柱留設以鐵路保護煤柱為例推導任意剖面處垂線以鐵路保護煤柱為例推導任意剖面處垂線長度長度已知條件已知條件: 鐵
12、路與煤層斜交,交角為鐵路與煤層斜交,交角為表土層厚表土層厚h,移動角移動角 ,基巖移動角為基巖移動角為 , 和和 煤層各點的埋深煤層各點的埋深Hi和真傾角和真傾角 鐵路路基和其兩側圍護帶寬度之和為鐵路路基和其兩側圍護帶寬度之和為T.lhlThqBHSBHShAAlA-40q0-2020STBSq鐵路保護煤柱留設鐵路保護煤柱留設鐵路直線段保護煤柱總寬度鐵路直線段保護煤柱總寬度W=T+2S+l+qS=hctg .lhlThqBHSBHShAAqlhlhHlhhHtglAlAqhqhHqhhHtgqBqB鐵路保護煤柱留設鐵路保護煤柱留設qhlhtgqltgqhHtgtglhHtgBA1ctgtgct
13、ghHtgtghHlAA1ctgtgctghHtgtghHqBB鐵鐵路路保保護護煤煤柱柱留留設設CFEp2-10DCED偽傾斜角偽傾斜角、真傾斜角、真傾斜角 和和 角的關系角的關系EF=CEtg ,EF=ED tg ,CE/ ED = cos CEtg =ED tg ,tgtg=cos=cos tg tg cos1)(1)(cos1)(1)(ctgtgctghHctgtgctghHqctgtgctghHctgtgctghHlBBAA鐵路保護煤柱留設鐵路保護煤柱留設.lhlThqBHSBHShAAlA-40q0-2020STBSq鐵路保護煤柱留設鐵路保護煤柱留設鐵路直線段保護柱煤柱總寬度鐵路直線
14、段保護柱煤柱總寬度W=T+2S+l+qS=hctg ctg 2 =ctg 2 cos2 +ctg 2 sin 2 ctg 2 =ctg 2 cos 2 +ctg 2 sin 2 3 3、偽傾斜基巖移動角和真傾斜基、偽傾斜基巖移動角和真傾斜基巖移動角的關系巖移動角的關系 、 、 下山、上山和走向移動角下山、上山和走向移動角 保護面積邊界線與煤層走向所夾的銳角,保護面積邊界線與煤層走向所夾的銳角,.單元開采下沉盆地單元開采下沉盆地 xKSbHbHpc1M(x ,y )1yLPbaboacH下半部分橢圓方程下半部分橢圓方程2121xbay22220 xy dyabdx22xy dyab dx 處斜率
15、橢圓切點微分12222byax22dybxdxay 11( ,)M x y)(點斜式方程直線方程KL21112122222211112222221111()xbyyxxaya y ya yb x xb xa y yb x xa yb x 2222111122222211221(1)a yyb x xyxa ba bbayxyxba直線的方程還可寫為:直線的方程還可寫為:xcos +ysin =pcoscossinsin1sincos21212121paxpaxpbypbypypx將將x1,y1代入橢圓方程代入橢圓方程YXbbcappoCCKLM(x1,y1)(x1, y1)滿足橢圓方程滿足橢圓
16、方程222222222222222222222242224221221sincossincos1sincos1sincos1ctgHctgHctgHpbapbpabpbapabyaxCtg2 =ctg2 cos2 +ctg2 sin2 Ctg2 =ctg2 cos2 +ctg2 sin2 =0 = 為下山移動角;為下山移動角; = 為上山移動角為上山移動角 =90 , = , = 為走向移動角為走向移動角 lhlThqBHSBHShAAlA-40q0-2020STBSq 角角的討的討論論 .作業(yè) 已知保護物等級為已知保護物等級為級,平面形狀為矩級,平面形狀為矩形,受護面積為形,受護面積為100*200m2,其長邊與煤其長邊與煤層走向斜交成層走向
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