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保护煤柱的留设
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δ②上山移动角γ③下山移动角β2、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。
保护煤柱设计
2 矿井储量、年产量及服务年限2.1井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定.一般以下列情况为界: 1．以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；2．以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3．以相邻的矿井井田境界煤柱为界；4．人为划分井田境界。
根据鹤煤六矿一号井井田地质情况，确定该井田境界如下：大断层为界；南部以F1东部以-800水平为界；西部以-300水平为界；北部以人为划分为界。
井田南北走向涨3.8km,东西倾斜宽1.2km,井田面积约为4.31km²。
2.2井田储量2.2.1矿井工业储量本井田煤层倾角20°>15°，所以根据煤炭储量计算要求，采用斜面积和真厚度来计算储量。
矿井工业储量如表2-2-1所示。
计算公式为：Q=S*SECα*M*ρ视式中，Q——————计算块段储量，万t；S——————计算块段煤层的平面积，万m²；M——————计算块段煤层的平均厚度，m；ρ视—————计算块段煤层的平均视密度，t/m³。
代入数据，计算得:工业储量Q=4964万t。
表2-2-1 矿井工业储量汇总表2.2.2矿井设计储量矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量。
井田边境煤柱：井田边境保护煤柱在井田边境留设20m的保护煤柱，西边的=80.25万t。
断层边界煤柱以30m留设，则其煤柱损失量为：Q边井田及工业场地保护煤柱：按设计规范规定，年产60万t/a的中型矿井，工业场地占地面积指标为1.2公顷/10万t。
工业场地的总占地面积：S=1.2*6＝7.2公顷＝72000ｍ²。
根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设，计算如下：工业广场占地面积为:360*300m²，平面形状为矩形，煤层地质条件为：倾角20°，煤层在受保护范围内中央的埋深H=450m，地面标高150m，煤层底板标高-300m，松散层厚度50m，此外煤厚8.1m。
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。
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。
保安矿柱的设计范文
保安矿柱的设计范文保安矿柱是一种用于矿井安全的设备，主要功能是提供矿井地下巷道的支撑和加固。
保安矿柱的设计要考虑到各种因素，如井下环境、地质条件、载荷要求等，确保其能够承受地下巷道的压力和变形，保障矿工的安全。
保安矿柱的材料选择是设计的关键之一、常见的矿柱材料有木材、钢材和混凝土等。
木材矿柱适用于井下湿度较高的环境，其优点是价格相对较低，易加工，而且有良好的抗震性。
然而，木材矿柱的使用寿命相对较短，易受到虫蛀和腐朽的影响，需要定期更换。
钢材矿柱具有高强度、耐磨性好和使用寿命长等特点，适用于需要承受较大压力和载荷的地下巷道。
然而，钢材矿柱的成本相对较高，且易受到腐蚀和磨损的影响。
混凝土矿柱的优点是坚固耐用，耐磨性好，且价格相对较低，适用于一般的地下巷道。
但混凝土矿柱的施工相对复杂，需要耗费较多的人力和时间。
保安矿柱的尺寸设计也是重要的考虑因素之一、矿柱的直径、高度和间距等参数需要根据地下巷道的尺寸和结构特点进行合理设计。
一般来说，矿柱的直径大于或等于巷道的宽度，以保证柱子能够提供足够的支撑面积。
矿柱的高度需要根据地下巷道的高度和保护要求确定，一般应该高于巷道的顶部，以防止巷道坍塌。
矿柱的间距需要根据地下巷道的长度、载荷和结构要求来确定，一般应确保柱子之间的间距足够均匀，能够提供充分的支撑和加固。
保安矿柱的安装和定期检查也是设计的关键要素之一、安装矿柱需要根据设计要求和地下巷道的具体情况进行施工，确保矿柱能够正确地安装在地下巷道里面，提供充分的支撑和加固。
定期检查矿柱的状态对于保证矿井的安全非常重要，需要检查矿柱的变形、裂缝和损坏等情况，及时修复和更换不符合要求的矿柱，以确保矿井的稳定和安全。
保护煤柱设计
（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=hxCtg式中：S为松散层保护边界宽度；h
为松散层厚度；®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®=45°。松散层厚度根据附近钻孔资料及实测基岩高度确定。
王家焉煤业有限公司
保
护
煤
柱
设
计
方
案
(2012)
壬家焉煤矿地测科
一、保护煤柱留设目的和任务3
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5
（3）确定保护煤柱边界5
四、设计成果6
五、建议6
附1：王家焉煤矿保护煤柱留设尺寸表7
附2：5#煤层保安煤柱图7
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
20
II
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皿
10
IV
5
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H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
煤矿保护煤柱优化设计分析
关键词:杭来湾煤矿;保护煤柱;地表沉降;塌陷裂缝引言目前《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》是保护煤柱计算和设计的主要依据［1］，由于大部分矿井缺少本矿井的相关岩移参数，对保护煤柱计算参数只能取参考值，这些参数与煤层顶底板岩性、埋藏深度、厚度、倾角、开采方法、采厚、和围岩稳定性等诸多因素有关［2］，不同矿井地质条件和开采条件不尽相同，对保护煤柱的计算缺乏科学性和合理性，实际指导意义并不大［3－6］。
保护煤柱的合理留设直接影响煤炭资源的合理开采和利用、矿井的可持续发展、生产服务年限、工作面搬家周期、采掘接续计划和单面煤炭采出量，对矿井经济效益的影响尤为明显［7－8］，保护煤柱的设计在考虑安全性的同时还应当兼顾合理性。
因此，矿井应结合实际开采情况，对保护煤柱的合理宽度进行分析和探讨，旨在减小压覆资源和提高矿井经济效益［9］。
保护煤柱宽度较大，煤柱损失的资源量相应的增大;保护煤柱宽度较小，开采引起的地表沉陷和裂缝对地表建(构)筑物产生破坏影响［10－12］。
文中以杭来湾煤矿为研究对象，根据以往工作面回采对地表建(构)筑物的影响程度和周边煤矿开采地表沉陷规律，对敬天陵园保护煤柱的合理留设问题进行分析，在不对地面建筑物造成破坏的前提下，选择保护煤柱的合理留设尺寸和工作面切眼位置设计方案。
1研究实例敬天陵园位于杭来湾井田301盘区30109工作面和30110工作面切眼上部，受整体搬迁费用高、难度大、协调困难等因素影响，计划在陵园范围留设保护煤柱，并改变原30109工作面和30110工作面切眼位置。
陵园内主要保护对象为硬化的水泥路和一座高度约10m 的佛像，这些保护对象对地表沉降的控制要求较低，因此陵园保护煤柱的留设，可以在不引起陵园地面沉陷的前提下，尽可能多的以回收煤炭资源为设计原则。
2回采工作面地表沉降规律杭来湾煤矿在地表沉降观测和采煤沉陷治理等方面开展了大量的观测和研究工作，通过在30101、30107、30108工作面成组布设观测线，根据回采进度分别在采前、采中和采后3个阶段进行跟踪观测，掌握了回采工作面地表沉陷边界角、移动角、裂缝角、下沉系数等相关岩移参数，为矿井保护煤柱的留设提供了重要依据。
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 ——煤的抗张强度（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。
煤矿各类保护煤柱设计方案
桐梓县强博煤矿
保护煤柱设计
编制：地测科
2019年8月
保护煤柱设计
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条件下，主断层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。
砖混结构房屋的临界变形值为i=3mm/m;k=0.2*10-3mm/㎡；§=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
在煤层层面上加维护带
加备用尺寸 S=30-H/6,为维护带宽度，H为深度
2°-5°。
保护煤柱
保护煤柱设计：垂直断面法：建筑物概况：各边边长为238.79、251.05、234.7、246.91. 煤层倾角：30度，采深H0=195.24，地面标高为，煤层厚度：2.5保护等级Ⅱ级。
长轴与煤层走向斜交25度。
走向移动角δ78°移动角修正值△δ、△β、△γ 0° 13°20°最大下沉角θ69.3°松散层移动角45°松散层厚度h 3m充分采动角φ3、φ2、φ1走向长度l 668.24倾斜长度L 133.7m煤层倾角α30°煤层厚度 2.5上边界H2415.19下边界H1422.17开采深度418.68工作面推进速度 2.5m/a1，确定受护边界，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。
表1建筑物和构筑物的保护等级维护带宽度s(m)Ⅰ20Ⅱ15Ⅲ10Ⅳ 5通过表1，维护带宽度s=15.从矩形范围向外圈出一维护带15m。
其外缘abcd 为受护边界。
2过保护范围abcd的中心o，作沿煤层走向和煤层倾向的垂直剖面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ。
3在倾向垂直剖面上标出地表线，受护边界的位置m、n，松散层和煤层等，并标注出煤层的倾角α=30°。
煤层的厚度m=2.5,煤层的埋藏深度H0=418.68.及简要的地层柱状图。
4在受护边界点m、n作松散层移动角ρ=45°，与基岩面相交于m1、n1.在从m1、n1点分别作基岩移动角δ=γ=78 ，β=89，与煤层地板相交于点m2、n2，点m2、n2分别为沿煤层倾向剖面上保护煤柱的上下边界。
将m2、n2投影到平面图上，即得点M、N.5将平面图上Ⅰ-Ⅰ线与保护边界的交点q、k投影到走向剖面Ⅰ-Ⅰ上，得q、k点，从q、k点以ρ=45°作直线，与基岩面相交于q1、k1，再从q1、k1以基岩移动角δ作斜线。
6将Ⅱ-Ⅱ剖面上的m2、n2点分别水平投影到Ⅰ-Ⅰ上，与Ⅰ-Ⅰ剖面上从q1、k1点以δ做出的斜线相交，得q2、k2和q3、k3. q2、k2为煤柱上边界线在Ⅰ-Ⅰ剖面上的投影。
矿井通风设施保护煤柱设计
矿井通风设施保护煤柱设计矿井通风设施的安全运行，事关矿井的安全生产。
地面通风机房作为矿井的重要建筑，保护区域过大就浪费井下煤炭资源，保护区域小就影响通风设施的安全运转，因此，合理确定其保护煤柱边界就尤为重要。
标签：岩层移动角；围护带；垂直断面法1 保护区域概述15区回风立井及机房为我矿的重要通风设施。
保护区域内有一立井，立井口高程+380.246m，井底高程115.474m；由于立井口在保护区域内距受保护边界25m以上，故不再另外设计保护煤柱。
保护区域地面高程+380m，井下煤层底板高程+135m，面积为5502平米见图1。
2 移动角与围护带2.1 矿井岩层移动参数根据我矿多年来岩层移动观测数据，得出以下基本参数（见表1）。
2.2 围护带的确定目前在保护煤柱设计中，一般在地面上加围护带，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（见表2）。
3 留设保护煤柱的方法根据上述条件，用垂直断面留设保护煤柱的方法和步骤如下（见图2）。
3.1 确定受护边界通过建筑群的角点作平行于煤层走向和平行于煤层倾向的四条直线，两两相交得一矩形保护范围。
根据表2得围护带宽度s=20m，从矩形保护范围边界向外圈出一围护带s=20m，其外缘abcd即为受护边界。
3.2 确定保护煤柱边界线过保护范围abcd的中心o，作沿煤层倾向的垂直剖面Ⅱ-Ⅱ；在倾向垂直剖面Ⅱ-Ⅱ上标出地表线，受护边界的位置m、n，松散层和煤层等，并标注出煤层的倾角a=6°，煤层的厚度m=2.5m，煤层的埋藏深度H=245m，及简要的地层柱状图。
在受护边界点m、n作松散层移动角？渍=45°，与基岩面相交于m1、n1，再从m1、n1点分别作基岩移动角？酌=72°和？茁=65°，与煤层底板相交于m2、n2点，点m2、n2分别为沿煤层倾向剖面上保护煤柱的上下边界。
将m2、n2投影到平面图上，即得点M、N；3.3 作沿煤层走向的剖面图I-I将平面图上I-I线与保护边界的交点q、k投影到走向剖面I-I上，得q、k 点。
煤柱留设设计
煤柱留设设计煤矿是我国重要的能源产业，而煤柱留设设计是煤矿开采中的重要环节。
煤柱是指在煤矿开采过程中保留下来的一部分煤层，其作用是支撑煤层和地表，确保矿井的稳定和安全。
煤柱留设设计的目的就是合理地确定煤柱的尺寸和分布，以保证矿井的稳定和矿山的安全。
煤柱留设设计需要考虑煤层的力学性质和地质条件。
煤层的力学性质包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等，这些参数直接影响到煤柱的承载能力。
地质条件包括煤层的倾角、断裂带和岩层的稳定性等，这些因素也会对煤柱的设计产生重要影响。
因此，煤柱留设设计需要综合考虑这些因素，确定合适的煤柱尺寸和分布。
煤柱留设设计需要考虑矿井的开采方法和采场布置。
矿井的开采方法包括采场的开挖方式、支护形式和煤层割断方法等，这些因素也会影响到煤柱的设计。
采场布置直接决定了煤柱的分布和间距，不同的布置方式会产生不同的煤柱留设设计方案。
因此，煤柱留设设计需要与矿井的开采方法和采场布置相结合，确保矿井的稳定和安全。
煤柱留设设计还需要考虑矿山的经济效益和环境保护。
煤柱的留设会导致煤矿的回采率降低，增加了煤炭的损失和开采成本。
因此，在煤柱留设设计中需要进行经济评价，确定合理的煤柱留设方案。
同时，煤柱的留设也会对矿山的环境产生影响，如地表沉陷、地下水位变化等。
因此，煤柱留设设计还需要考虑环境保护的要求，采取相应的措施减少环境影响。
煤柱留设设计需要进行工程实践和监测评价。
在煤矿开采过程中，煤柱的实际情况可能会与设计方案存在差异，因此需要进行实际施工和监测评价。
通过对煤柱的实际情况进行监测，可以评价煤柱的稳定性和安全性，并及时调整设计方案。
同时，还可以积累经验和教训，为后续煤柱留设设计提供参考。
煤柱留设设计在煤矿开采中起着至关重要的作用。
通过合理地确定煤柱的尺寸和分布，可以保证矿井的稳定和安全，同时还需要考虑经济效益和环境保护的要求。
煤柱留设设计需要综合考虑煤层的力学性质和地质条件，与矿井的开采方法和采场布置相结合，进行工程实践和监测评价。
保护煤柱设计
王家焉煤业有限公司保护煤柱设计方案（2012）王家焉煤矿地测科目录一、保护煤柱留设目的和任务 (3)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 (5)（3）确定保护煤柱边界 (5)四、设计成果 (6)五、建议 (6)附1：王家焉煤矿保护煤柱留设尺寸表 (7)附2：5#煤层保安煤柱图 (7)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。
建筑物和构筑物的保护等级维护带宽度s(m)Ⅰ20Ⅱ15Ⅲ10Ⅳ 5三、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。
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
亨元顺保护煤柱文档
亨元顺煤业保护煤柱留设一、各类保护煤柱依据：1、煤层顶底板岩石工程地质特征现将可采煤层顶、底板的岩性、厚度、节理裂隙发育情况叙述如下。
4煤层煤层直接顶板大部为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩。
厚0-4m，抗压强度、中细砂岩，厚抗拉强度均低，裂隙不发育，属中等稳定顶板。
4号煤层老顶为K7度0-8.05m，有时相变为泥岩、砂质泥岩。
底板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，厚1-8m左右，属软—较坚硬岩层，三类底板。
钻孔采样试验资料，自然状态泥岩顶板抗压强度为10.7-24.8MPa，抗拉强度0.28-0.38MPa；砂质泥岩底板抗压强度为16.8-23.1MPa，抗拉强度0.03MPa。
10号煤层直接顶底板为泥岩、砂岩泥岩，局部有粉砂岩，厚6-10m左右，裂隙不发育，石灰岩，厚度3.08—6.40m，抗压强属中等稳定顶板，抗压强度中低。
老顶为K2度中等，底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩，厚6-10m左右，属软弱-中硬岩层。
据本次勘探钻孔采样试验资料，自然状态泥岩顶板抗压强度为2.07-26.8MPa，抗拉强度为0.02-0.35 MPa，粉砂岩顶板抗压强度为23.9MPa，抗拉强度1.00MPa；泥岩底板抗压强度为16.1-54.4MPa，抗拉强度为0.03-0.05 MPa，砂质泥岩底板抗压强度为21.0-41.4MPa，抗拉强度5.98-10.2MPa；粉砂岩底板抗压强度为57.6-78.1MPa。
11号煤层直接顶底板为泥岩、砂岩泥岩，局部粉砂岩、细砂岩，厚6-10m左右，裂隙不发育，属中等稳定顶板。
底板为泥岩、砂质泥岩、局布为粉、细砂岩，厚2-6m 左右，属中硬或软弱岩层。
据本次钻孔采样试验资料，自然状态泥岩顶板抗压强度为12.2-21.9MPa；粉砂岩顶板抗压强度为34.7-55.6MPa，抗拉强度1.65MPa；细砂岩顶板抗压强度为21.1-29.6MPa，抗拉强度0.03MPa；泥岩底板抗压强度为13.8MPa，抗拉强度0.29MPa；砂质泥岩底板抗压强度为1.5-12.0MPa，抗拉强度0.02MPa.2、瓦斯矿井瓦斯根据2011年8月山西省煤炭工业局综合测试中心编制的《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告》预测结果表明：矿井生产能力达到90万吨/a，联合开采4、10号煤层时，矿井最大绝对涌出量为6.34m3/min，最大相对涌出量为3.35m3/t；属于低瓦斯矿井。
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? ④煤层走向剖面保护煤柱边界的圈定方法是过向斜轴 面与煤层交点O处作走向剖面，以φ、δ角在松散层和 基岩内作直线，得出保护煤柱的上、下边界。
? （7）建筑物下有落差大于20 ~ 30 m断层时，保护 煤柱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；
? （8）立井保护煤柱应按其深度、用途、煤层赋存条 件以及地形特点留设。
3
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? 5.1.2 保护煤柱设计方法
– 对于必须留设保护煤柱的建筑物和构筑物、当其形状 规整，且长轴与煤层走向或倾向平行时，宜用垂直剖 面法圈定保护边界；
α
8
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–式中：
? Hi—a'、b'、c'、d' 各点位置的埋藏深度减去该 点的冲积层厚度h；
? θi —受护边界a'b ' c' d'各边与煤层走向之间所 夹的锐角；当求垂直于受护边界a' b'的垂线长度时， θi角为a' b' 与煤层走向线间所夹的锐角；当求垂 直于受护边界b'd' 的垂线长度时，θi角为b'd'
– 当保护对象形状复杂，且又与煤层走向斜交时，宜用 垂线法圈定保护边界；同时应用上述两种方法确定保 护煤柱边界时，其重叠部分为受护对象的最合理保护 煤柱；
– 煤层为向、背斜构造时，保护煤柱的留设方法一般用 垂直剖面法，但保护边界的圈定要根据保护对象所在 的构造位置和构造性质而定。
4
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– 5.1.2.1 垂直剖面法
受护边界a'b'c'd' 。再从a'、b'、c'、d'四点向外作
受护边界各边的垂线，各垂线在上山和下山方向 的长度qi和li分别按下式计算：
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qi
?
H i cot β' i 1 ? cot β' i cos θ i tan
α
li
?
H i cot γ' i 1 ? cot γ' i cos θ i tan
? ①在煤层倾向剖面上由受护面积边界点M、N，以φ角 作直线至基岩面Ⅰ、Ⅰ点。
? ②在基岩内，由于向斜翼上煤层倾角的变化，在采用 β = δ－k α（式中δ为走向移动角，α为煤层倾角，k为 系数）确定保护煤柱上边界时，应选用不同的α值。 为计算方便，按倾角相差10°为间隔，用αⅠ求出βⅠ ， 由Ⅰ点以βⅠ作直线交于Ⅱ点。
? （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；
1
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? cot ' ? cot 2 γ cos2 θ ? cot 2 δ sin 2 θ
? cot ' ? cot 2 β cos2 θ ? cot 2 δ sin 2 θ
13
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– （2）建筑物位于向斜一翼上方时保护煤柱的 圈定
? 1）当向斜构造煤岩层的倾角小于或等于45°时，
图b。
– ①在倾向剖面上，有M点在冲积层内以φ角作直 线，在基岩内以β角作直线与煤层底板相交得m 点，此点为保护煤柱边界。
2、3、4四点，则1234即为所求保护煤柱边界。
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1 A'
A
a'
a
cs
C
c'
2 C'
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B
4
b'
B'
b
d
d'
D'
D3
10
同时应用垂直剖面法和垂线法确定保护煤柱时，其重叠部分
为受护对象的最合理保护煤柱，如下图粗实线所示。
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– 5.1.2.3 煤层为向、背斜构造时建筑物保护煤柱的 留设方法
? （1）确定受护边界 ? （2）确定保护煤柱
? 如下图所示，ABCD 即为所求的保护煤柱边界
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Ⅰ－Ⅰ
m φ γ m1
n
φ
n1
β
H
n2
Ⅱ－Ⅱ
k φ δ k1
l φ
l1 δ
k2
l2
m2
k3
l3
II C
A
c'
a'
I
c
a
I
M d
d'
b b'
N B
D
II
6
Байду номын сангаас
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? 5.1.2.2 垂线法 – （1）确定受护边界 – 在平面图上（图5-3）按保护对象的保护等级平 行于保护对象的轮廓线留设围护带，可得受护边 界abcd。 – （2）确定保护煤柱 – 将受护边界abcd绘在煤层底板等高线图上（图53）由受护边界向外量出距离S=hcotφ（h为冲积 层厚度；φ为冲积层移动角），得在基岩面上的
与煤层走向线间所夹的锐角，求其余各垂线长度确定
θi角的方法同上；
? β' i 和γ' i—所作各垂线方向的下山和上山移动角， 可根据θi 角值按前式计算。
? 然后，按计算结果分别在各垂线上量取qi 、li 值， 得A、A'、 B、B'、 C、C'、 D、D'各点，分别连接 A' B、AC、CD'、 D' B'各线，并使其延长相交于 1、
五、地面工业设施保护煤柱设计
? 5.1 保护煤柱留设原则及方法
– 5.1.1 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。
? （2）地面受护面积包括受护对象及其周围的围护带 宽度 ；
? （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。
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。
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? （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，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°；在建筑物下坡方向，移动角应减小5 ~ 10°；
M φ βI I β II II
m
N φ
I βI II β II
n
(a)
MN
φ
φ
m
γ=α1
Aβ n
(c)
M
φ β γ
N
φ β
γ
m' Om
m
n
(f)
n' On
M |Υ
|Β m
N φ γ Aβ n
M φ γ
m
N φ γ
n
300
M φ γ
N φ γ
750 矿井设计深度
(b)
(d)
(e)
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– （1）建筑物位于向斜轴部上方时，保护煤柱边界的圈定：