工业广场保护煤柱留设方法
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。
工业广场保护煤柱的开发利用
工业广场保护煤柱的开发利用张雪峰(同煤集团安全监管五人小组管理部，山西大同037300)摘要才艮据垂直断面法对北杏庄矿工业广场煤柱的留设重新进行计算。
减少煤柱压煤量，减少资源浪费，增大可采储量，获得最大经济效益e关键词工业广场；保护煤柱;垂直断面法中图分类号:TD822.3 文献标志码:A文章编号：1009-0797(2017)03-0036-03The development and utilization of the industrial square protection coal pillarZhang Xuefeng(With the coal group safety regulation five people team management , Shanxi datong 037300) Abstract：based on the vertical section method for north apricot village square design of coal pillar mining industry to calculate again. Minimize pressure coal pillar, reduce resource waste, increase recoverable reserves, obtain the maximum economic benefit. Keywords: industrial square ; coal pillar protection ; vertical section methodl概况:r业广场是为煤矿井上下服务的所有地面设施.有储煤场、综采设备库、油脂库、机修车间、绞车 房、地镑房、有变电所、配电站、污水处理站、空压机 房、办公楼、职：宿舍、澡堂、食堂等设施。
留设工业 广场保护煤柱，保证地面设施不受影响，从而保证 整个煤矿正常生产的进行e但为了减少国家能源浪 费，保证最大的开采量，在不影响地面设施的情况下，应尽可能的减少保护煤柱留设暈《原工业广场煤柱的 留设是在经验数据和规巷规定的基础上留设的，为保 证煤柱的留设，减少压煤量，保证最大利用率，合理开 发22采区;利用科学论证的方法对工业广场保护煤 柱重新计算，从而大大提高煤炭利用率&H i业广场南部矸石电厂等设施已拆除,.工业 广场范围变小，保护煤柱也应相对减小，以减少压 煤量，保证最大的利用率，所以我们应缩小保护范 围，保护煤柱的留设相应减小。
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。
2第二章 保护煤柱的设计
第二章保护煤柱留设第一节保护煤柱留设基础知识地下采煤引起岩层与地表产生沉陷、移动和变形，导致位于其影响范围内的井筒、巷道、地面建筑物和构筑物、地表水系及地下含水层等遭受不同程度的破坏。
为了保护有些重要的建筑物、水体等，使其免遭采动损害的影响，有时需要在井下留设保护煤柱。
保护煤柱：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各种保护对象不受开采影响的那部分煤炭。
受保护对象包括：井筒、井下主要巷道和硐室、地面各类建（构）筑物、铁路、水体等。
留设保护煤柱的优点是能有效保护地表建（构）筑物，其缺点是：（1）浪费煤炭资源，缩短矿井服务年限；（2）使采掘工作复杂化，增大掘进工作量，造成采掘关系紧张。
下列情况下需要留设临时性的或永久性的保护煤柱：（1）矿井工业场地及风井井口附近的建筑物、构筑物和其他重要设施；（2）国务院明令保护的文物、纪念性建筑物和构筑物；（3）采用不搬迁进行采煤在技术上不可行，而搬迁又无法实现或在经济上严重不合理的建筑物和构筑物；（4）煤层开采后，地表可能产生抽冒、切冒等形式的塌陷漏斗坑和突然陷落，对地基及上部建筑造成严重破坏的重要建筑物和构筑物；（5）所在地表下方潜水位较高，采后地表下沉将导致建筑物及其附近地面积水，而又不可自动排泄或采用人工排泄方法经济上不合理的建筑物或构筑物；（6）对国民经济和人民生活有重大意义的、用其他保护方法不能确保安全的河(湖、海、水库) 堤坝、船闸、泄洪闸、泄水隧道和水电站等大型水工建筑工程。
一、保护煤柱留设原理保护煤柱留设原理是在保护对象的下方留出一部分煤炭不开采，使其周围的煤炭的开采对保护对象不产生有危险性的移动和变形。
图2-1 保护煤柱留设原理图如图2-1：设煤层上方的地面有一建筑物，其受护面积为a0b0c0d0，为保护建筑物不受开采的有害影响，需要留设保护煤柱。
确定煤柱大小的方法具体如下：首先，通过建筑物中心作沿煤层走向和倾向的剖面图，如图所示。
保护煤柱留设标准
井田边界煤柱:30m;阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留30m;井田浅部防水煤柱:斜长为50m; 断层煤柱:每侧各为20m;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; 区段煤柱:斜长10m;矿井煤柱留设煤矿开采中,确定合理的煤柱尺寸,其影响因素就是煤层所受压力以及煤体强度。
通常,煤层埋藏深度与厚度较大、围岩较软时,煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质,并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前,尚无计算煤柱尺寸的可靠方法,主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱:30m;阶段煤柱:斜长为60m,若在两阶段留设,则上下阶段各留30m; 井田浅部防水煤柱:斜长为50m;断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况,落差很大的断层,断层一侧的煤柱宽度不小于30m;落差较大的断层,断层一的煤柱宽度一般为10~15m;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
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:采区边界煤柱的作用就是:将两个相邻采区隔开,防止万一发生火灾、水害与瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风,影响正在生产的采区风量。
一般取10m;采区煤层上山:两巷中间为20m,两侧各为20m;区段煤柱:斜长10m;1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m;对厚煤层为20～30m。
保安煤柱留设
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；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;区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
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：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤约为20m；对于厚煤层约为30～40m。
保护煤柱留设标准
xx边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；xx浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；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xx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xx：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
xx边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
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：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层xx：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
保护煤柱留设标准
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；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; 区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
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：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
保护煤柱留设标准
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；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; 区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
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：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
保护煤柱留设标准【最新版】
保护煤柱留设标准井田边界煤柱:30m;阶段煤柱:斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m;井田浅部防水煤柱:斜长为50m;断层煤柱:每侧各为20m;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; 区段煤柱:斜长10m;矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱:30m;阶段煤柱:斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m;井田浅部防水煤柱:斜长为50m;断层煤柱:断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m;落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m;落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
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:采区边界煤柱的作用是:将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延;避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m;采区煤层上山:两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱:斜长10m;1、采区上(下)山间的煤柱宽度(沿走向):对薄及中厚煤层为20m;对厚煤层为20~30m。
工业广场煤柱
2.2.4 永久煤柱损失煤量要计算矿井储量，首先要确定各种永久煤柱损失。
永久煤柱一般是指保护工业广场和井筒的工业广场煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。
1) 工业广场保护煤柱受保护面积边界是由受保护建筑物和主要井筒的边界向外加上一部分备用量即维护带确定的。
受保护建筑物边界一般不是直接以被保护建筑物的外边界为准，而是取平行于煤层走向或倾斜方向的与受保护建筑物外缘相连的直线所围成的面积，作为受保护建筑物的边界。
地面建筑物和主要井筒的保护煤柱是从受保护的边界起，按基岩移动角β、γ和δ及表土层移动角Ø所做的保护平面与煤层的交线来确定。
煤层群开采时，应采用重复采动条件下的移动角值。
基岩移动角和表土层移动角如图2-1所示。
δδβγΦΦΦΦ图2-1 岩层移动角示意图安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得。
煤柱的留设的计算方法与步骤如下： ⑴确定受保护面积如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形abcd 。
在矩形的外缘加上15m 宽的维护带，得受保护面积aˊbˊcˊdˊ。
Ⅱ-Ⅱ断面Ⅰ-Ⅰ断面ⅡⅡⅠⅠ建筑物的长轴方向θ煤层围护带αφγφφφβδδ图2-2 用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱⑵确定受保护煤柱通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上，由维护带的边缘点m1，n1起在表土层以Φ=45º划两条保护线，即m1m2，n121n2。
然后在基岩中在下山和上山方向按上山移动角γ=75º和下山移动角β=69.6º作保护线，与煤层相交得nˊ和kˊ，则通过nˊ和kˊ的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。
以同样的方法在平行煤层走向的剖面2，按走向移动角δ=75º作保护线，得沿走向的煤柱边界AˊBˊ和CˊDˊ，将nˊkˊ和AˊBˊ，CˊDˊ均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界ABCD。
煤矿工业广场保护煤柱留设计算方法
该矿主、副井筒保护煤柱留设需要考 虑井筒位置、采深、煤层倾角、煤柱 宽度等因素，采用经验公式对煤柱受 力进行分析，并结合工程类比法确定 煤柱留设尺寸。
工程实例三：某矿铁路保护煤柱留设
总结词
根据铁路线路位置和运输要求，采用数值模拟和工程类比等方法，对铁路保护煤柱进行 留设计算。
详细描述
该矿铁路保护煤柱留设需要考虑铁路线路位置、运输要求、煤柱宽度等因素，采用数值 模拟方法对煤柱应力场、位移场进行模拟分析，并结合工程类比法确定煤柱留设尺寸。
结果输出
根据需要，输出模型的位移场、应力场、应变场等结果。
结果分析
对输出的结果进行分析，评估保护煤柱的稳定性、安全性等。
结果优化
根据分析结果，对模型进行优化设计，提高保护煤柱的稳定性、 安全性等。
05
保护煤柱留设的工程实 践
工程实例一：某矿工业广场保护煤柱留设
总结词
根据矿区地质条件和开采技术条件，采用数值模拟和工程类比等方法，对工业广场保护煤柱进行留设计算。
详细描述
在进行地面建筑物保护煤柱留设时，应充分考虑建筑物的用途、结构、基础类型 以及受采动影响的程度等因素。根据建筑物的重要性和受采动影响的程度，可采 用不同的留设原则，如整体保留、部分保留或不留设等。
井筒保护煤柱留设
总结词
井筒保护煤柱留设是为了确保井筒的正常使用和安全，需根据井筒的用途、结 构和使用要求等因素进行综合考虑。
推广应用价值
本研究提出的煤柱留设方法具有推广应用价值，可在其他 类似条件的矿区进行应用和验证，提高我国煤矿生产的整 体水平。
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详细描述
该矿工业广场保护煤柱留设需要考虑矿区地质条件、采深、煤层倾角、煤柱宽度等因素，采用数值模拟方法对煤 柱应力场、位移场进行模拟分析，并结合工程类比法确定煤柱留设尺寸。
风井工业广场保护煤柱设计
2 垂直剖面法计算 2.1 松散层厚度的确定（h）
风井工业场地周边施工的勘探钻孔中揭露松散层 厚度的有3个，松散层厚度介于0~43m间，根据矿井钻 孔柱状图计算的围护带外推各边界点的松散层厚度h， 计算结果见表1。
表1 围护带边界点松散层厚度计算结果表
基岩层顶板 围护带外推点号 地平标高/m
标高/m
保有储量/ 万t
61
采空消耗/ 万t
-
122b-压1 83905
91
-
122b-压2 783
1
-
空-压1
18943
-
19
空-压2
2159
-
3
4 结束语
垂线法是矿井常用的保护煤柱确定方法，文中以 正文矿风井工业保护煤柱确定为对象，详细说明了保 护煤柱的确定计算方法，计算过程。为保护煤柱的合 理确定提供了科学依据，合理确保了风井工业广场设 备的稳定运行。 参考文献
式中，h――松散层厚度，m； H――煤层垂深，m； α――煤层倾角，°
根据本矿井上下对照图，和上文确定的松散层厚
度，可计算出保护边界各处基岩层的标高（H-h）。
工业广场保护煤柱留设方法
工业场地保护煤柱留设过程如下图所示：
3
工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
工 业 场 地 保 护 煤 柱 留 设 过 程
4
工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
3、表土移动角与基岩移动角值的选取
部分矿区的表土移动角与基岩移动角值
煤田特征 矿区名称 成煤年代 石炭二叠纪 石炭二叠纪 第三纪 覆岩性质 以砂岩为主、其次是 砂页岩、页岩 砂岩、砂页岩为主 厚层致密状油页岩和 厚层绿色页岩及泥灰 岩 砂页岩、砂岩、页岩 为主 砂岩、页岩为主 砂岩、页岩为主 下山基岩移动角 β 72－0.67α， 但不小于30 73－0.6α 59－0.2α 基岩移动角（0） 上山基岩移动角 γ 35～72 73 62 走向基岩移动角 δ 70 73 65 表土移动角 Φ（0） 35～45 58 45
工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
每个矿井，地面均布置地面生产系统和行政管理系统
《煤炭工业矿井设计规范》10.1.2规定，工业场地总平面布置应结 合地形、地物、工程地质、水文、气象等自然条件和工业场地竖向 布置，协调井下开拓部署、场面生产系统、铁路运输等主要生产环 节，做到有利生产、方便生活、节约用地、减少压煤。 《煤炭工业矿井设计规范》10.1.18规定，矿井工业场地围墙内用 地面积，应按《煤炭工业工程项目建设用地指标》的有关规定执行。
开滦矿区 峰峰矿区 抚顺矿区
阜新矿区 枣庄矿区 绞河矿区
侏罗纪 石炭二叠纪 侏罗纪
73 86.6－α 75－0.8α
75 76 75
72 76 75
40～50 45 45
5
Байду номын сангаас
⑴ 通过建筑物中心，沿煤层倾向作剖面Ⅰ-Ⅰ，把建筑物及围护带投影到剖面图 上，由围护带边缘点m、n作冲积层移动角Φ，与基岩面相交与m1、n1点。然 后由m1点作上山移动角γ，由n1点作下山移动角β，分别交于煤层底板的 m2及n2点。再将m2、n2点投到平面图上，得M、N点，通过M、N分别作与 煤层走向平行的直线，此即保护煤柱在下山方向和上山方向的边界线。 ⑵ 通过建筑物中心，沿煤层走向作剖面II-II，把建筑物及围护带投影到剖面II-II上 得k、l两点。由k、l点作表土层移动角Φ，与基岩面交于k1、l1点，再由k1、 l1点作走向移动角δ,分别交煤柱上边界线k2、l2点和下边界线k3、l3点。再 将k2、l2及k3、l3点转投到平面图上，与由剖面I-I所确定的煤柱边界线投影 相交于A、B、C、D四点，ABCD即为所求的保护煤柱边界。
保护煤柱设计.ppt
建（构）物所在的地表下面潜水位较高，采 后因地表下沉导致建（构）物及其附近地面 积水，又不能自流排泄或采用人工排泄方法 经济上不合理的。
重要河（湖、海）堤、库（河）坝、船闸、 泄洪闸、泄水隧道和水电站等大型水工建筑 工程。
ⅠⅠ
m
n
φ γ m1
h
φ
n1 β
n2
m2
q
φ δ
q1
q2
q3 ⅠⅠ
k
h
φ
k1 δ
-100
k2
-150 -200
-250
-300
k 3 -350
ⅠⅠ
ห้องสมุดไป่ตู้
ⅠⅠ
A(q 3)
a
q b B(q 2)
a′ b′
Ⅰ
Ⅰ
m2 m
n n2
d′ c′
d kc
C(k 3)
D(k 2)
-100
-150
-200
ⅠⅠ
-250 -300 -350
cd和ad直线的垂线，la1和lb，qb和qc1，qc2
和qd，la2和ld
C
β′
150
qc1 q
b
qc2 c
c′
B 100
q
(Hi
1 ctg '
h) ctg ' tg cos
β′
c"
b lb
b′ b"
0
l (H i h) ctg ' 1 ctg ' tg cos
矿井煤柱留设
矿井煤柱留设第一篇：矿井煤柱留设矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。
通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。
煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。
目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。
井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。
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：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。
一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。
工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为30～40m。
2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8～15m。
对于厚煤层约为30m。
3、运输大巷一侧煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20～30m；对于厚煤层约为25～50m。
4、回风大巷一侧煤柱宽度：对于薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为20～30m。
5、采区边界两个采区之间的煤柱宽度为10m。
6、断层一侧煤柱宽度根据断层落差及含水等具体情况而定：落差大且含水时留30～50m；落差较大留10～15m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。
保护煤柱留设原则及方法
保护煤柱留设原则及方法1.1 保护煤柱留设原则（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 = ±3 mm／m曲率k = +0.2 × 10-3·m-1水平变形ε = +2 mm·m-1（2）地面受护面积包括受护对象及其周围的围护带宽度可按表1确定。
表1 建构物保护煤柱的围护带宽度表2矿区建（构）筑物保护等级划分属。
对于不易确定者，可组织专门论证，并报省、直辖市、自治区煤炭主管部门审定。
（3）当受护建筑物和构筑物面积较小时，应酌情加大其保护煤柱尺寸，使建筑物受护面积内地表变形值叠加后不超过允许地表变形值。
（4）当受护边界与煤层走向斜交时，应根据基岩移动角求得垂直于受护边界线方向（即伪倾斜方向）的上山方向移动角γ’和下山方向移动角β’。
然后再确定保护煤柱。
γ’和β’角值按下式计算：co t γ’=θδθγ2222sin cot cos cot + （4－1）cot β’=θδθβ2222sin cot cos cot + 式中 θ ——受护边界与煤层走向方向所夹的锐角；δ、γ、β ——分别为走向方向、上山方向和下山方向的基岩移动角。
（5）受护对象的外侧边界，可以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，或在平面图上作各边平行于受护对象总轮廓的多边形（或四边形），在多边形（或四边形）各边外侧作围护带，该围护带外边界即为受护面积边界。
（6）有滑坡危险的山区建筑物留设保护煤柱时，为了防止山体滑移，在建筑物上坡方向，移动角应减小20 ~ 25°，或者加大保护煤柱尺寸0.5 ~ 1.0 r （r 为主要影响半径）；在建筑物下坡方向，移动角应诚小5 ~ 10°，或者加大保护煤柱尺寸0.2 ~ 0.5 r 。
（7）其下有落差大于20 ~ 30 m 断层的建筑物留设保护煤柱时，应考虑沿断层面滑移的可能性，适当加大煤柱尺寸，使断层两翼均包括在保护煤柱范围之内，如图1所示。
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。
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工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
工 业 场 地 保 护 煤 柱 留 设 过 程
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工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
3、表土移动角与基岩移动角值的选取
部分矿区的表土移动角与基岩移动角值
煤田特征 矿区名称 成煤年代 石炭二叠纪 石炭二叠纪 第三纪 覆岩性质 以砂岩为主、其次是 砂页岩、页岩 砂岩、砂页岩为主 厚层致密状油页岩和 厚层绿色页岩及泥灰 岩 砂页岩、砂岩、页岩 为主 砂岩、页岩为主 砂岩、页岩为主 下山基岩移动角 β 72－0.67α， 但不小于30 73－0.6α 59－0.2α 基岩移动角（0） 上山基岩移动角 γ 35～72 73 62 走向基岩移动角 δ 70 73 65 表土移动角 Φ（0） 35～45 58 45
工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
每个矿井，地面均布置地面生产系统和行政管理系统
《煤炭工业矿井设计规范》10.1.2规定，工业场地总平面布置应结 合地形、地物、工程地质、水文、气象等自然条件和工业场地竖向 布置，协调井下开拓部署、场面生产系统、铁路运输等主要生产环 节，做到有利生产、方便生活、节约用地、减少压煤。 《煤炭工业矿井设计规范》10.1.18规定，矿井工业场地围墙内用 地面积，应按《煤炭工业工程项目建设用地指标》的有关规定执行。
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工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
1、确定工业场地受护边界
确定 工业 场地 面积 根据工业场地占地指标，确定工业场地占地面积。 大型井 0.8 ～ 1.1公顷/10万吨，中型井 1.3 ～ 1.8公顷/10万吨， 小型井 2.0 ～ 2.5公顷/10万吨。 根据《煤炭工业工程项目建设用地指标》和《煤炭工业矿井设计规 范》进行工业场地总平面设计，确定工业场地占地面积。
⑴ 通过建筑物中心，沿煤层倾向作剖面Ⅰ-Ⅰ，把建筑物及围护带投影到剖面图 上，由围护带边缘点m、n作冲积层移动角Φ，与基岩面相交与m1、n1点。然 后由m1点作上山移动角γ，由n1点作下山移动角β，分别交于煤层底板的 m2及n2点。再将m2、n2点投到平面图上，得M、N点，通过M、N分别作与 煤层走向平行的直线，此即保护煤柱在下山方向和上山方向的边界线。 ⑵ 通过建筑物中心，沿煤层走向作剖面II-II，把建筑物及围护带投影到剖面II-II上 得k、l两点。由k、l点作表土层移动角Φ，与基岩面交于k1、l1点，再由k1、 l1点作走向移动角δ,分别交煤柱上边界线k2、l2点和下边界线k3、l3点。再 将k2、l2及k3、l3点转投到平面图上，与由剖面I-I所确定的煤柱边界线投影 相交于A、B、C、D四点，ABCD即为所求的保护煤柱边界。
在平面图上通过被保护对象轮廓的角点分别作平行于煤层走向和倾向的四 条直线，得到矩形abcd，再按保护等级留设围护带，得受护边界a’b’c’d’。围护 带宽带按下表选取： 围护带宽度
保护等级
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
围护带宽度（m）
20 15 10 5 2
工业场地保护煤柱留设方法 —垂直剖面法
2、确定工业场地保护煤柱
开滦矿区 峰峰矿区 抚顺矿区
阜新矿区 枣庄矿区 绞河矿区
侏罗纪 石炭二叠纪 侏罗纪
73 86.6－α 75－0.8α
75 76 75
72 76 75
40～50 45 45
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