第四章保护煤柱留设-煤矿开采损害与保护

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。
第二节 保护煤柱留设原理
教材P116中表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。
保护煤柱留设所需的资料： 1．保护对象（如工业广场、房屋、铁路、立井等）的 特征及使用要求，矿区的地质条件及煤层埋藏条件； 2．符合精度要求的必要的图纸资料，如井田地质剖面 图，煤层底板等高线图，井上下对照图； 3．矿区地表移动参数以及断层、背向斜等地质构造情 况。
第一节 概述
留设保护煤往虽然是保护上覆岩层和地面建筑物、 构筑物不受开采影响的一种比较可靠的方法，但也存在 如下缺点： 1．有一部分煤炭留在地下暂时或永远不能采出， 造成大量煤炭资源的损失，缩短矿井生产年限； 2．由于留设保护煤柱，使采掘工作复杂化和采掘 工程量增大，还会导致局部矿压集中，给矿井生产造成 危害。 由于采矿引起的岩层与地表移动，使得位于其影 响范围内的井巷、地面建筑物和构筑物、地表水系及含 水层等遭受不同程度的损坏。为了保护某些重要的建 （构）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，特别是对小范围内的重要建 筑物，在浅部开采时留设保护煤柱还是必要的。
第二节 保护煤柱留设原理 从平面图上量出保护煤柱的面积A，根据煤层的倾 角 和煤的质量密度 及煤层厚度m，则可确定出 因留设煤柱而呆滞的煤量Q为:
Q A m cos
（4-1）
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。 一般建筑物低于Ⅰ级损坏（裂缝宽度小于4mm）。 砖石结构房屋的临界变形值为
第三节 垂直断面法
步骤： （1）沿煤层走向和倾向确定受护对象 的边界，按宽5-20m加围护带得受护面积 边界； （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，在松散层和基岩内分别用移动角φ 和β、γ、δ画直线，作出保护煤柱边界。如 图所示。
第四节 保护煤柱留设工作的管理
1．新设计的矿井和生产矿井在留设建筑物保护煤柱时， 应有相应的图纸和文字说明。其内容，包括地质开采技术条 件，受保护对象概况，留设煤柱的必要性，选取的参数及压 煤量计算。 2．煤柱留设和变更的批准权限如下： （1）国家一级铁路和二级铁路，对矿井安全生产有严 重威胁的水体，大型矿井的主要井筒及工业场地，县以上城 镇及大型工厂，压煤量超过50万吨的其它建筑物、水体、铁 路及主要井巷煤柱的留设，必须报省、市、自治区煤炭管理 部门批准、备案。 （2）上述以外的建筑物、水体、铁路及主要并巷煤柱 的留设，必须报矿务局总工程师 批准，报省、市、自治区煤炭管理部门备案。 （3）各类煤柱应按留设标准严加控制，不得任意变更， 特殊情况下非改变不可时，须按上述批准权限重新报批。
第二节 保护煤柱留设原理 留设保护煤柱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）上和斜向移动角 δ′ 、 β′、γ′（任意斜向断面上）所作的保护临界面与煤 层层面的交线。 如图4-1所示，地面上有一座需要保护的建筑 物ABCD，其受保护范围不是建筑物的外边界所圈 定的区域，而是过建筑物各角点平行于煤层走向 和倾向的四条直线所围成面积a0b0c0d0。
第二节 保护煤柱留设原理
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的影响，使得 所留设的保护煤柱的尺寸和位置出现偏差。因此，留设 的保护煤柱应具有一定的备用尺寸。加备用尺寸的方法 如下:
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
河南理工大学 精品课程教学组
第四章 保护煤柱的设计
第一节ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ概述 第二节 保护煤柱留设原理
第三节 垂直断面法
第四节 保护煤柱留设工作的管理
第一节 概述
由于煤矿地下开采范围大、开采层数多而开 采深度有限，开采的影响一般都能发展到地表，波 及到上覆岩层与地表的一些与人类生产和生活有密 切关系的对象，如湖泊、河流、铁路、公路、民用 住宅和工业厂房、管道、农田水利设施以及并下工 程等，使工农业生产不能正常进行，居民的居住安 全得不到保证。 因此必须采取措施进行防护，以减小或者完 全避免地下开采的有害影响。留设保护煤柱，就是 其中的措施之一。 保护煤柱是指专门留在井下不予采出的、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。