三采区xx保安煤柱设计
××××煤业有限公村庄保安煤柱设计最终
羊道坡村庄保护煤柱设计一、编制目的为了合理科学的利用有限的煤炭资源，同时保护地表建筑物不受煤炭开采带来的地质灾害，根据针对羊道坡村庄的实地数据采集，现对北翼采区羊道坡村庄保护煤柱设计。
二、概况羊道坡村位于××××煤业有限公司北翼采区中部，根据我公司对该区进行实地测量，并填绘至采掘工程平面图。
该村主要建筑物为砖结构民宅，为了使该村庄内房屋不受地下采掘影响，依据《建筑物、水体、铁路和主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》要求，对该村庄及建筑物进行保护煤柱设计。
三、设计区的地质条件根据煤岩层对比图所示，该村边界8米处东南方8米处，H7点钻孔，该区域2＃煤层位于山西组中部，上部岩层主要下石盒子组，为泥岩、砂质泥岩互层，同时夹有细粒砂岩组成、岩层上为第四系黄土层，煤层厚度1.5m—1.8m，平均厚度1.6米，夹矸0.1-0.2米，属稳定可采煤层，煤层埋藏深度为250-340米，煤层倾角4°-5°，2#煤层顶底板均为泥岩、砂质泥岩、中细粒砂岩及煤层。
四、选取参数及编制依据1.资料收集（1）实测实测羊道坡村建筑物坐标（2）灵石××××煤业有限公司地形地质图（3）灵石××××煤业有限公司采掘工程平面图（4）H7号钻孔柱状图（5）保护煤柱垂线计算示意图表1-1 羊道坡村庄边界拐点坐标表1-2 羊道坡村围护带拐点地质资料2、依据规范本设计根据：《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（煤炭工业出版社2000年6月第一版）、《煤矿测量手册》（煤炭工业出版社1990年12月第二版）。
3、参数一般，当没有本矿资料时，地表移动参数可以通过类比取得，本次设计中的岩层移动科研成果资料，是参考附近矿井太原煤气化公司东河煤矿地形地质构造研究的成果资料，通过对该地表观测站特定地形、开采和移动关系的实测资料分析，提出重复采动条件下地表移动变形的基本规律。
保安煤柱设计
保
计算
1. 巷道煤柱按以下公式计算
()
f 0.6M 2.5H S 1+=
式中： S 1——巷道保护煤柱的水平宽度，m ； H ——巷道的最大垂深，取390m ；
M ——煤层厚度，m ，取4号煤层最大厚度3.10m ； f ——煤的强度系数，取2。
()f
0.6M 2.5H S 1+==()2 3.10.62.5390⨯+=29.16（m ） 巷道煤柱取30m 。
2. 断层煤柱按下列计算：
L=0.5KM P K 3P
式中: L ——煤柱留设的宽度，m ；
K ——安全系数（一般取2～5）；
M ——煤层厚度或采高，m ，取4号煤层最大厚度
3.10m ；
P ——水头压力，Mpa ，（877.7-550）×9.8×103-=3.21Mpa ；
Kp ——煤的抗张强度，取0.6Mpa 。
L=0.5KM p K P
3=0.5×4×3.106
.021.33⨯=24.84m
断层煤柱取30m
井田边界煤柱留20m，大巷之间留30m，大巷两侧留30m 煤柱，断层煤柱留30m，采空区边界留20m。
工业场地及井筒按一级保护，村庄按三级保护，按场地外沿外扩20m保护带，再根据表土层和基岩厚度（表土移动角45。
，基岩移动角72。
）计算保安煤柱。
煤柱留设说明
xxx采面保安煤柱留设说明一、xxx采面位置xxx综采工作面位于一采区西翼，北部为5919采面未开拓区域；南部为5915采空区,东部为采区边界保护煤柱。
xxx采面走向长度(运巷)：675m；倾向长度185m；煤层平均厚度2.8m。
二、xxx采面回采现状xxx综采工作面相对应地面位置为四面山，地面均为荒山土坡，无大型建筑及水体，但有部分矿区公路、杨家沟部分河沟及少数居民将会受xxx采面回采的影响。
现xxx运巷剩余可采长度77m，xxx风巷剩余可采长度118m，累计剩余可采煤量7.9万吨。
三、xxx采面保护煤柱留设依据根据《煤矿安全规程》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，结合xxx采面的实际生产情况，采面地表矿区公路、河沟及居民房屋呈条带状分布，现根据《采矿工程设计手册上册》第七章保护煤柱留设设计第二节保护煤柱的留设方法来对xxx采面的保护煤柱进行留设,针对xxx采面本矿采用垂直剖面法留设保护煤柱，被保护对象的等级及围护带宽度的选择取定见下表：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。
垂直剖面法计算示意图：如图可知：L--为需要留设保护建筑的总长度L1--为建筑物的围护带宽度L2--为表土层需要留设的宽度L3--为基岩层需要留设的宽度a--为表土层的移动角a1--为基岩层的移动角H--为表土层至基岩层的垂高H1--为基岩层至煤层的垂高则有：L=L1+L2+L3=L1+H*cota+H1*cota1结合xxx采面的实际回采情况及煤层赋存条件，xxx采面煤层沿煤层走向布置，煤层倾角变化不大，属于近水平煤层。
相对地面建筑物为砖木、砖混结构平房或变形缝区段小于20m的两层楼房，属于矿区建筑物保护等级Ⅲ类，围护带取10m。
根据贵州煤安工程技术咨询服务有限公司提供的《龙凤煤矿扩建初步设计（变更）》说明书第四章第三节内容可知，表土段移动角取45°，走向移动角取70°。
保护煤柱的设计理工大
保护煤柱的设计理工大引言在煤矿开采过程中，煤柱承载着巨大的地压力，起着支护和瓦斯抽放的作用。
为了保障矿工和煤矿设备的安全，设计合理的煤柱保护方案是至关重要的。
本文将介绍一个保护煤柱的设计理工大。
背景煤矿开采过程中，地质条件的不同会导致煤柱的受力和破坏模式各异。
一些地质条件较差的煤矿，煤柱易于受到地压力的影响，可能产生压碎、冲击或剪切破坏。
而且，煤矿开采导致地表下沉，煤柱的受力状态会随之发生变化。
因此，设计合理的煤柱保护方案具有重要的实际意义。
设计原则设计合理的煤柱保护方案应该遵循以下原则：1.煤柱保护方案应该基于科学的煤柱力学分析。
通过对煤柱受力破坏机理的了解，可以准确评估煤柱的稳定性，并制定相应的保护策略。
2.煤柱保护方案应该适应不同的地质条件。
由于煤矿地质条件的复杂性，不同的地区可能存在不同的煤柱保护需求。
设计方案应该考虑到地质条件的差异性，以确保保护措施的有效性。
3.煤柱保护方案应该与煤矿开采计划相匹配。
煤矿开采计划涉及到巷道的布置和开采进度的安排，设计方案应该与开采计划相一致，以确保保护措施的实施。
设计内容保护煤柱的设计包括以下几个方面：1. 巷道支护设计巷道支护是保护煤柱的重要措施之一。
合理的巷道支护设计可以增强煤柱的稳定性，减轻地压力对煤柱的作用。
常见的巷道支护形式包括钢架支护、钢筋混凝土支护和压实巷道支护等。
根据地质条件和矿井开采要求，选择合适的巷道支护形式是设计的重要内容。
2. 瓦斯抽放系统设计瓦斯是煤矿开采过程中的常见危害因素。
设计合理的瓦斯抽放系统可以有效减少瓦斯的积聚和爆炸风险，保障煤柱和矿工的安全。
瓦斯抽放系统应该被安装在具有瓦斯生成和积聚潜力的地点，并且具备足够的容量和抽放效率。
3. 煤柱监测系统设计煤柱监测是及时评估煤柱状态和采取必要措施的关键。
设计合理的煤柱监测系统可以通过测量煤柱位移、应力等指标，提供及时的监测数据，并实时告警。
监测数据可以用于评估煤柱的稳定性，预测煤柱破坏的潜在风险，从而指导保护措施的实施。
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。
煤矿保护煤柱优化设计分析
煤矿保护煤柱优化设计分析提纲1. 煤矿保护煤柱的设计原则提纲2. 优化设计方法与步骤提纲3. 常用的优化设计软件提纲4.经济性与安全性之间的平衡问题提纲5.优化设计实例分析提纲1. 煤矿保护煤柱的设计原则煤矿的保护煤柱是矿山的重要部分，既要保证矿山的经济效益，又要保证矿山的安全性。
因此，煤矿保护煤柱的设计需要遵循以下原则：1.1 煤柱尺寸的确定：根据矿山的地质条件和岩体力学特性，选择适当的煤柱尺寸。
通常情况下，煤柱的宽度和高度应该控制在一定范围内，而长度则应根据实际情况进行适当调整。
1.2 煤柱布置的合理性：煤柱的布置必须能够保证煤层的稳定，确保煤炭的采出和运输安全。
布置煤柱时，要充分考虑煤柱之间的距离、煤柱的位置和形状。
1.3 煤柱的稳定性：煤柱必须能够抵御来自上部或下部的荷载，确保不产生破坏。
要通过实地调查和试验，分析煤柱的稳定性，做好合理的设计。
提纲2. 优化设计方法与步骤优化设计是煤矿保护煤柱设计的一种有效方法，它的步骤和方法如下：2.1 采集数据：通过实地调查和试验，获取煤层的地质特征、岩石力学性质、地应力特征、煤柱布置情况等数据。
2.2 建立模型：采用仿真计算方法，将煤柱、煤层、巷道、支架、地应力等元素建立起来，形成一个全面的模型。
2.3 优化设计：根据模型结果和设计要求，进行多次反复的优化设计，包括煤柱形状、大小、位置等参数的优化调整。
2.4 对比分析：对优化后的煤柱进行经济性和安全性的对比分析，选择符合矿山要求的最优方案。
提纲3. 常用的优化设计软件煤矿保护煤柱的优化设计可以使用多种软件，比较常用的软件包括：3.1 FLAC软件：该软件可以模拟煤柱的稳定性，分析来自地应力和采空区的各种荷载，对煤柱的尺寸、位置和形状进行优化设计。
3.2 UDEC软件：该软件主要用于煤层开采中的煤柱和巷道的稳定性分析，通过数值分析对煤柱进行优化设计。
3.3 ANSYS软件：该软件适用于煤矿巷道和煤柱等的稳定性分析，可以模拟煤层开采的不同阶段，对煤柱的优化设计提供了有效支持。
关于我矿保安煤柱留设参数及留设量的报告
关于我矿保安煤柱留设参数及留设量的报告六枝特区煤炭局：根据30万吨t/a 开采方案设计（变更）相关设计规定，我矿各类保安煤柱留设参数及留设量如下：一、矿区各类防水煤（岩）柱留设详细计算如下： 1、矿井边界防水煤（岩）柱的留设矿井水文地质条件属中等类型，可用下述公式计算煤柱宽度：L ＝0.5KM P K P /3式中：L ——顺层防水煤柱宽度（m ）；M ——煤厚或采高（m ）；K P ——煤的抗强度（kgf/cm 2），K P 取10kgf/cm 2；P ——水头压力（kgf/cm 2），P ＝50kgf/cm 2； K ——安全系数，一般取2～5，本设计取5。
1、2、3、7、17、18、19煤层的厚度分别为：0.82、0.71、1.49、4.52、0.71、2.21、1.18。
则： L1＝0.5×5×0.8210/503 ＝7.9（m ）L2＝0.5×5×0.7110503⨯＝6.9（m）/L3＝0.5×5×1.49103⨯＝14.5（m）/50L7＝0.5×5×4.5210/3⨯＝43.8（m）50L17＝0.5×5×0.71103⨯＝6.9（m）/50L18＝0.5×5×2.21103⨯＝21.4（m）50/L19＝0.5×5×1.1810503⨯＝11.5（m）/根据上述计算，7号煤层矿井边界煤柱留设44m煤柱，其它煤层矿井边界煤柱各留30m。
相邻水平和采区边界防水保护煤柱留设20m。
2、水淹区(小窑积水区)防水煤柱的留设本矿不存在水淹区下采煤，不留设该煤柱。
3、煤层露头防水煤（岩）柱的留设根据该矿煤层露头情况，煤层露头防水煤（岩）柱的留设按以下公式计算：H防=H裂+H保≮20m式中：H防——防水煤岩柱高度（m）；H裂——垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m）；根据《煤矿防治水规定》，取中硬岩层可根据下式计算：H裂1=100Mh/（7.5h+293）=100×0.82×56÷（7.5×56+293）=6.4mH裂2=100Mh/（7.5h+293）=100×0.71×56÷（7.5×56+293）=5.6mH裂3=100Mh/（7.5h+293）=100×1.49×56÷（7.5×56+293）=11.7mH裂7=100Mh/（7.5h+293）=100×4.52×56÷（7.5×56+293）=35.5mH裂17=100Mh/（7.5h+293）=100×0.71×56÷（7.5×56+293）=5.6mH裂18=100Mh/（7.5h+293）=100×2.21×56÷（7.5×56+293）=17.4mH裂19=100Mh/（7.5h+293）=100×1.18×56÷（7.5×56+293）=9.3mH保――保护层厚度，取5A，m。
保安煤柱设计
保
1. 巷道煤柱按以下公式计算
()
f 0.6M 2.5H S 1+=
式中： S 1——巷道保护煤柱的水平宽度，m ； H ——巷道的最大垂深，取390m ；
M ——煤层厚度，m ，取4号煤层最大厚度3.10m ； f ——煤的强度系数，取2。
()f
0.6M 2.5H S 1+==()2 3.10.62.5390⨯+=29.16（m ） 巷道煤柱取30m 。
2. 断层煤柱按下列计算：
L=0.5KM P K 3P
式中: L ——煤柱留设的宽度，m ；
K ——安全系数（一般取2～5）；
M ——煤层厚度或采高，m ，取4号煤层最大厚度
3.10m ；
P ——水头压力，Mpa ，（877.7-550）×9.8×103-=3.21Mpa ；
Kp ——煤的抗张强度，取0.6Mpa 。
L=0.5KM p K P
3=0.5×4×3.106
.021.33⨯=24.84m
断层煤柱取30m
井田边界煤柱留20m，大巷之间留30m，大巷两侧留30m 煤柱，断层煤柱留30m，采空区边界留20m。
工业场地及井筒按一级保护，村庄按三级保护，按场地外沿外扩20m保护带，再根据表土层和基岩厚度（表土移动角45。
，基岩移动角72。
）计算保安煤柱。
2-2保护煤柱设计
铁路保护煤柱留设
Ⅰ
Ⅰ
20
Ⅰ T A
φ
B
φ
h
γ′
q
0 -20
B
S T
θ
HB
S
β′
S α′ h q
S HA
A l Ⅰ
-40
q α′ l hl
S=hctgϕ ϕ 铁路直线段保护煤柱总宽度 W=T+2S+l+q
铁路保护煤柱留设
tg γ
'
= =
(H
H
A
A
− h l − h l
)+
+h hl l来自hlB
φ
T
A
保护煤柱留设参数
1）移动角 ） 岩层（基岩） 岩层（基岩）移动角 δ、β、γ 煤层倾角α<50时，β = γ = δ 煤层倾角 煤层倾角α>50时, γ = δ, β = δ-0.5α 煤层倾角 黄土层ϕ 黄土层ϕ= 55° ° 松散层移动角ϕ 松散层移动角ϕ 风化堆积物 ϕ =45 ° 富水坡积物或砂层ϕ 富水坡积物或砂层ϕ=35 °
'
铁路保护煤柱留设
Ⅰ
Ⅰ
20
Ⅰ T A
φ
B
φ
h
γ′
q
0 -20
B
S T
θ
HB
S
β′
S α′ h q
S HA
A l Ⅰ
-40
q α′ l hl
S=hctgϕ ϕ 铁路直线段保护柱煤柱总宽度 W=T+2S+l+q
3、伪倾斜基岩移动角和真倾斜基 岩移动角的关系
ctg 2 β′=ctg 2 β cos2θ+ctg 2 δsin 2 θ β′ ctg 2γ′ γ′=ctg 2 γ cos 2 θ+ctg 2 δsin 2 θ
工作面留设保安煤柱
关于采煤工作面留设保安煤柱的有关规定采煤各队：鉴于我矿长期以来所采用的伪斜短壁上行式采煤法在技术上存在的弊端及现目前矿井煤层赋存条件发生变化，顶板较破碎、易冒落，需时常留设保安煤柱的实际情况，为确保各采煤工作面安全正常回采，特对保安煤柱的留设作如下规定。
1.当采面的下立巷由放煤眼口的后端移至前端或从前端移至下一个放煤眼口时，必须在放煤眼口上部或横穿中部留设保安煤柱，以确保下立巷溜煤等工作顺利进行。
2.当采面遇顶板破碎带，顶板冒落高，现有支柱无法对采面进行有效支护形成空顶时，或当采面与上立巷相接处顶板破碎，易冒落，并且顶板冒落会泱及整个采面安全状况、影响正常生产时，应采取留设保安煤柱的方式通过顶板破碎带。
3.所留设保安煤柱多以矩形、长方形或三角形煤柱为主。
煤柱尺寸应视采面顶板状况或实际操作情况而定，但一般沿走向方向应不小于1.0m，不大于采面长；沿倾斜方向不低于1.5m，不大于3.0m。
4.留设煤柱前，应事先在采面（过顶板破碎带时）或采面和老立巷处（改变下立巷位置时）开凿出“凹”坑，以做到相贯通处巷道之间的距离最近。
同时应视情况事先将采面顶板完好处加密支护，以确保工作安全。
5.揭穿煤柱前，应先将上立巷或原工作面的各种金属支柱、溜槽等工器具拆出至安全地点，以免受炮冲击。
同时，应采用木支柱戴帽点柱支护方式对即将揭穿处的顶板加强支护，以免揭穿后上立巷或原工作面顶板垮落，影响通风、行人。
6.留设煤柱过程中，应在班组长指导下进行打眼装药，控制好炮眼角度和装药量，以求达到最佳爆破效果。
7.当班留设的煤柱必须当班揭穿，若不能当班揭穿，则必须做好交接班工作，以确保安全。
8.整个留设煤柱过程中，必须经常进行敲帮问顶工作,并加强该范围的支护工作，及时处理掉危岩悬矸;同时确保采面通风良好、上下安全出口畅通。
留设煤柱时，应有瓦斯检查员现场跟班作业。
9.本规定未尽事宜，严格按《煤矿安全规程》、《操作规程》和各采煤工作面《作业规程》执行。
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。
保安煤柱计算报告
保安煤柱计算报告一、计算方法垂线法。
二、计算原理图1垂线法设计保安煤柱2.1确定受护范围的保护等级为了抵消在留设保护煤柱时所用参数的误差引起煤柱尺寸的不足以及由于地质采矿条件和井上下位置关系确定得不准确而造成的保护煤柱尺寸和位置的误差，对于受护地物边界要留设一定的维护带宽度，根据相关规定，地物的保护的维护带宽度由受护对象的保护级别确定，其关系式为：f(x)=25-5×x；x=(1,2,3,4)是表示受护边界的保护级别，f(x)为受护边界的宽度，单位为米；因此要确定受护边界首先要确定受护建筑物或构筑物的级别，以此为依据来确定维护带宽度。
2.2计算维护带角点坐标要计算维护带角点坐标值首先把整个受护边界看成是一个闭合的环，计算各个边的方位角，每个边的方位角根据组成这个边的两个角点的坐标来反算求得，除了最后一个边的方位角由最后一个点的坐标和第一个点的坐标来求得外，其它的边的方位角都由这个点的前后点的坐标来计算。
然后根据各个边的方位角和受护范围的角点坐标来计算维护带角点的坐标，如图1所示ai’,ai,ai”，为受护对象边界上的三个点，根据这些点的坐标可以计算边的方位角fji,fj(i-1),Aji 为受护边界的角点坐标，首先从ai向受护边界做垂线，垂足为A’ji和A”ji，先根据公式（1）－（4）来计算这两个点的坐标：图2维护带边界图YA’ji=YA i+s×sin(f ji-900) （1）XA’ji=XA i+s×cos(f ji-900) （2）YA”ji=YA i+s×sin(f ji-900) （3）XA”ji=XAi+s×cos(fji-900) （4）式中j用来区别不同的煤层，i用来区分受护范围、维护带范围等不同的角点。
利用这两个角点坐标和其相邻的边的方位角根据公式(5)－(8)来计算参数Cji，C ji=YA’ji-tgf ji×XA’ji （5）C j(i-1)=YA”ji-tg(f j(i-1))×XA”ji （6）XAji = (Cj(i-1)-Ci)/(tg(fji-tgj(i-1))) (7)YAji=tgfji×XAji+Cji (8)2.3计算基岩上保护范围角点坐标计算基岩层上方表土层厚度变化不大时，通常取其平均值。
保护煤柱的设计
留设保护煤柱（Protective Coal Pillar）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
图 4-2 加备用尺寸的方法
目前在保护煤柱设计中，一般在地面上加围护带（Safety Belt），即根据建筑物不同的
保护级别，从建筑物边界向外扩展一定的范围，作为设计保护煤柱的受保护边界。表 4-1 给 出矿区建筑物和构筑物的保护等级，相应的围护带宽度列于表 4-2 中。
保护等级 Ⅰ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
表 4-1 矿区建筑物和构筑物的保护等级[18] 主要建筑物和构筑物 国务院明令保护的文物和纪念性建筑物；一级火车站，发电厂主厂房；在同一跨度内有 两台重型桥式吊车的大型厂房、平炉、水泥厂回转窖、大型选煤厂主厂房等；特别重要或特 别敏感的、采动后可能导致发生重大生产、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 高炉、焦化炉，220KV 以上超高压输电线路杆塔，矿区总变电所，立交桥；钢筋混凝 土框架结构的工业厂房，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，学校，剧院，百货大楼，二级火车站，长度大于 20m 的 两层楼房和三层以上多层住宅楼；输水管干线和铸铁瓦斯管道支线；架空索道，电视塔及其 转播塔 无吊车设备的砖木结构工业厂房，三、四级火车站，砖木、砖混结构平房或变形缝区段 小于 20m 的二层楼房，村庄砖瓦民房；高压输电线路杆塔，钢瓦斯管道等 农村木结构承重房屋，简易仓库等
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。
关于我矿保安煤柱留设参数及留设量的报告
关于我矿保安煤柱留设参数及留设量的报告六枝特区煤炭局：根据30万吨t/a 开采方案设计（变更）相关设计规定，我矿各类保安煤柱留设参数及留设量如下：一、矿区各类防水煤（岩）柱留设详细计算如下： 1、矿井边界防水煤（岩）柱的留设矿井水文地质条件属中等类型，可用下述公式计算煤柱宽度：L ＝0.5KM P K P /3式中：L ——顺层防水煤柱宽度（m ）；M ——煤厚或采高（m ）；K P ——煤的抗强度（kgf/cm 2），K P 取10kgf/cm 2；P ——水头压力（kgf/cm 2），P ＝50kgf/cm 2； K ——安全系数，一般取2～5，本设计取5。
1、2、3、7、17、18、19煤层的厚度分别为：0.82、0.71、1.49、4.52、0.71、2.21、1.18。
则： L1＝0.5×5×0.8210/503 ＝7.9（m ）L2＝0.5×5×0.7110503⨯＝6.9（m）/L3＝0.5×5×1.49103⨯＝14.5（m）/50L7＝0.5×5×4.5210/3⨯＝43.8（m）50L17＝0.5×5×0.71103⨯＝6.9（m）/50L18＝0.5×5×2.21103⨯＝21.4（m）50/L19＝0.5×5×1.1810503⨯＝11.5（m）/根据上述计算，7号煤层矿井边界煤柱留设44m煤柱，其它煤层矿井边界煤柱各留30m。
相邻水平和采区边界防水保护煤柱留设20m。
2、水淹区(小窑积水区)防水煤柱的留设本矿不存在水淹区下采煤，不留设该煤柱。
3、煤层露头防水煤（岩）柱的留设根据该矿煤层露头情况，煤层露头防水煤（岩）柱的留设按以下公式计算：H防=H裂+H保≮20m式中：H防——防水煤岩柱高度（m）；H裂——垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m）；根据《煤矿防治水规定》，取中硬岩层可根据下式计算：H裂1=100Mh/（7.5h+293）=100×0.82×56÷（7.5×56+293）=6.4mH裂2=100Mh/（7.5h+293）=100×0.71×56÷（7.5×56+293）=5.6mH裂3=100Mh/（7.5h+293）=100×1.49×56÷（7.5×56+293）=11.7mH裂7=100Mh/（7.5h+293）=100×4.52×56÷（7.5×56+293）=35.5mH裂17=100Mh/（7.5h+293）=100×0.71×56÷（7.5×56+293）=5.6mH裂18=100Mh/（7.5h+293）=100×2.21×56÷（7.5×56+293）=17.4mH裂19=100Mh/（7.5h+293）=100×1.18×56÷（7.5×56+293）=9.3mH保――保护层厚度，取5A，m。
保安矿柱的设计
保安矿柱的设计
在特殊条件下,当不宜把主要开拓巷道布置在岩石移动范围之外时，或者对已投产的矿井，因在井筒附近发现新矿体、矿体向下延深使得井筒落入岩石移动范围之内时，为了保护井筒及其建筑物，需要设置保安矿柱。
保安矿柱是在井筒周围留下一部分暂不开采的矿体，其范围为按岩石移动角β、γ、δ用作图法圈定之，其步骤如下。
（1）在平面图上（图1），过井筒中心作垂直矿层走向的剖面Ⅰ-Ⅱ。
在该剖面图上，从井筒两侧的受护范围边界起，自上而下按各岩层的移动角逐层画出其移动线，直到与矿层的顶、底板线相交，得A、B、C、D四点。
则A-B-D-C-A即为在剖面Ⅰ-Ⅱ上的保安矿柱边界。
在画岩石移动边界线时，对位于采空区下端的移动线用β角，上端的用γ角。
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图1作图法设计保安矿柱
（2）将点A、B、C、D投影到平面图的Ⅰ-Ⅰ线上，得A′、B′、C′、D′四点。
设矿层形状规则，则过这四点分别作平行走向的四条线，便得到保安矿柱顶、底板沿走向的边界线在平面图上的投影。
（3）在平面图上，过井筒中心和受保护范围边界线，作平行矿层走向的阶梯形剖面Ⅱ-Ⅱ。
在该剖面图上由上而下按δ角逐层画出岩石移动边界线，与矿层顶、底板线相交于M、K、G、H四点。
将这些点投影到平面图的Ⅱ-Ⅱ线上，得M′、K′、G′、H′
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xx煤矿三采区xx村庄保安煤柱设计为了合理科学的利用有限的煤炭资源，又要保护地表建筑物不受煤炭开采带来的地质灾害对村庄造成损失现对三采区地表xxx保护煤柱设计如下：xxx位于xxx三采区中部，该村下方H403—503m处为xxx所开采的3#、4#煤层，煤层厚度1.79m—3.49m，煤层倾角3°12′18″，地表黄土层厚度0—93m，留设xxx庄保护煤柱选用xxx、贺西矿地表岩移观测站最终汇总参数：移动角值走向移动角73°30′00″，上山移动角75°24′00″，下山移动角71°00′00″，表土层移动角50°。
xxx村庄围护带宽度确定，按Ⅱ级保护，其围护带宽度为15m。
用垂线法圈定xxx保护煤柱xxx边界根据村庄民居的分布状况经测量确定7个拐点。
xxx边界拐点坐标：点号坐标ＸＹＺ１点4154970 19482007 825.00 ２点4155145 19482483 820.00 ３点4155285 19482429 885.00 ４点4155640 19482027 900.00 ５点4155480 19481883 890.00 ６点4155340 19482094 858.00 ７点4155114 19482002 835.00xxx村舍分布范围，南北长600m，东西长500m，在村沟部有基岩出露，其岩面标高830m—802m，高差28m，东北向西南倾斜，倾角3°12′18″。
1、以xxx确定的边界1、2、3、4、5、6、7个拐点圈定该村受护面积边界，在外侧加围护带15m，得受护面积边界1′、2′、3′、4′、5′、6′、7′。
2、在受护面积边界1′、2′、3′、4′、5′、6′、7′向外按公式S=h×ctgθ，所求得黄土层的宽度划出a、b、c、d、e、f、j点，黄土层的宽度用下式求得：1点标高825m，基岩标高802m，黄土层厚度23m，23m×ctg50°=19.3m 2点标高820 m，基岩标高820，黄土层厚度0，0m×ctg50°=0m3点标高885m，基岩标高815m，黄土层厚度70m，70m×ctg50°=58.737m 4点标高900m，基岩标高807m，黄土层厚度93m，93m×ctg50°=78.036m 5点标高890m，基岩标高803m，黄土层厚度87m，87m×ctg50°=73.002m 6点标高858m，基岩标高810m，黄土层厚度48m，48m×ctg50°=40.276m 7点标高835m，基岩标高802m，黄土层厚度33m，33m×ctg50°=27.690m3、由黄土层宽度所划出的a、b、c、d、e、f、j七边形保护煤柱边界用垂线法圈定，由各点分别作线段ab、bc、cd、de、ef、fj、ja的垂线，各垂线长q(煤层上山方向垂线长度)L（煤层下山方向垂线长度），按下式计算：q=（H-h）ctgβ′/（1+ctgβ′cosθtgα）L=（H-h）ctgγ′/（1- ctgγ′cosθtgα）围护带边界与煤层走向线之间所夹的锐角分别为ac、cb、de、ef、fjθ=45°，bc、jaθ=10°上山方向移动角β=75°24′00″-0.5×3°=73°54′下山方向γ=71°,走向方向δ=73°30′00″①根据下列公式求出ctgβ′=(ctg2βcos2θ+ ctg2δsin2θ)1/2ctgγ′=(ctg2γcos2θ+ ctg2δsin2θ)1/2θ=45°时，ctgβ′=(ctg273°54′cos245°+ ctg273°30′sin245°)1/2β′=73°41′54″ctgγ′=(ctg271°cos245°+ ctg273°30′sin245°)1/2γ′=72°11′40″θ=10°时，ctgβ′=(ctg273°54′cos210°+ ctg273°30′sin210°)1/2β′=73°53′16″ctgγ′=(ctg271°cos210°+ ctg273°30′sin210°)1/2γ′=71°04′09″求出θ=45°时，β′=73°41′54″γ′=72°11′40″θ=10°时，β′=73°53′16″γ′=71°04′09″②a、b、c、d、e、f、j各点基岩面至煤层垂深（H-h）值计算：a点（H-h）=435m-23m=413mb点（H-h）=403m-0m=403mc点（H-h）=465m-70m=395md点（H-h）=503m-93m=410me点（H-h）=502m-87m=415mf点（H-h）=458m-48m=410mj点（H-h）=443m-33m=410m根据上述起始数据按公式计算各垂线的q 、L值a—1 L=（413m×ctg71°04′09″）/（1- ctg71°04′09″cos10°tg3°） =141.650m/(1-0.017701631)=141.650m/0.982298368=144.202ma—2 L=（413m×ctg72°11′40″）/（1- ctg72°11′40″cos45°tg3°） =132.644m/(1-0.011901952)=132.644m/0.988098047=134.242mb—3 q=（403m×ctg73°41′54″）/（1+ ctg73°41′54″cos45°tg3°） =117.858m/(1+0.010837657)=117.858m/1.010837657=116.594mb—4 q=（403m×ctg73°53′16″）/（1+ ctg73°53′16″cos10°tg3°） =116.413m/(1+0.014908846)=116.413m/1.014908846=114.703mc—5 q=（395m×ctg73°53′16″）/（1+ ctg73°53′16″cos10°tg3°） =114.102m/(1+0.014908846)=114.102m/1.014908846=112.426mc—6 q=（395m×ctg73°41′54″）/（1+ ctg73°41′54″cos45°tg3°） =115.518m/(1+0.010837657)=115.518m/1.010837657=114.279md—7 q=（410m×ctg73°41′54″）/（1+ ctg73°41′54″cos45°tg3°） =119.905m/(1+0.010837657)=119.905m/1.010837657=118.619md—8 L=（410m×ctg72°11′40″）/（1- ctg72°11′40″cos45°tg3°） =131.680m/(1-0.011901952)=131.680m/0.988098047=133.266me—9 L=（415m×ctg72°11′40″）/（1- ctg72°11′40″cos45°tg3°） =133.286m/(1-0.011901952)=133.286m/0.988098047=134.891me-10 L=（415m×ctg72°11′40″）/（1- ctg72°11′40″cos45°tg3°） =133.286m/(1-0.011901952)=133.286m/0.988098047=134.891mf-11 L=（410m×ctg72°11′40″）/（1- ctg72°11′40″cos45°tg3°） =131.680m/(1-0.011901952)=131.680m/0.988098047=133.266mj-12 L=（410m×ctg72°11′40″）/（1- ctg72°11′40″cos45°tg3°） =131.680m/(1-0.011901952)=131.680m/0.988098047=133.266mj-13 L=（410m×ctg71°04′09″）/（1- ctg71°04′09″cos10°tg3°） =140.620m/(1-0.017701631)=140.620m/0.982298368=143.154m垂线长度q 、L计算结果计算点号 a b c d e f j （H-h）m413 403 395 410 415 410 410垂线a—1a—2b—3b—4c—5c—6d—7d—8e—9e-10f-11j-12j-13q116.594m114.703m 112.426m114.279m118.619mL144.202m134.242m 133.266m134.891m134.891m131.680m133.266m143.154mxxx保护带最终边界线各拐点坐标：坐标点号ＸＹa点4154740 19481876b点4155065 19482639c点4155385 19482625d点4155962 19482007e点4155400 19481554f点4155252 19481882j点4155105 19481830xxx村庄保护煤柱面积及储量计算结果：xxx庄与村庄保护煤柱占有3#、4#煤c—6、c—7块段储量，以下为分块段计算储量：xxx庄面积、占有储量：c—7 面积45000m2，储量111964吨（11.2万吨）厚度1.79米。