似椭圆法留设保护煤柱及精度分析
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
保护等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
宽度(m)
20 15 10 5
三、垂直剖面法设计保护煤柱
作图法: 沿煤层走向和倾向作剖面，在剖面上由岩层移 动角确定煤柱宽度，并投影到平面图上，得到 保护煤柱边界。
所需资料： 移动角 煤层底板等高线 井田地质剖面 井上下对照图
ⅠⅠ
m φ γ m1
n
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
ⅠⅠ
A(q 3)
a
q b B(q 2)
结果为对称的梯形。
a′ b′
注意的问题：梯形上
Ⅰ
Ⅰ 下边与煤层走向平行。
m2 m
n n2
d′ c′
作图法比较简单，但
d kc D(k 2)
增大了煤柱尺寸，煤 柱损失较大。
x cos y sin 1
p
p
y1 b2
s in
p
x1 cos
a2
p
b2 sin
y1 p
x1
a2 p
c os
将x1,y1代入椭圆方程
(x1, y1)满足椭圆方程
b
bC
x12 a2
y12 b2
1
Y
θ
K
p
p′
o
c
a4 p2
cos 2
a2
b4 p2
s in
2
b2
1
C
·M·(x1,y1)
XL
最新矿山压力与岩层控制习题答案
矿山压力与岩层控制习题答案一、名词解释：1、老顶：通常把位于直接顶之上对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。
2、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量，顶底板的相对移近量。
3、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力。
4、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来亚现象称为工作面顶板的周期来压。
5、回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的空间称为回采工作面，简称采场。
6、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。
7、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。
8、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象统称为矿山压力显现。
9、矿山压力控制：所有减轻，调节，改变和利用矿山作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。
10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳有时可能伴随滑落失稳，从而导致工作面顶板急剧下沉，此时，工作面支架呈现受力普遍加大的现象称为老顶初次来压。
11、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为之承压力。
12、关键层：将对上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。
13、冲击能指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力---应变”曲线峰值C前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。
13、沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。
14、沿空掘巷：回采工作面采过后，沿采空区边缘掘进的巷道。
15、软岩：是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。
16、底鼓：底板向上鼓起的现象。
煤层露头保护煤柱的留设方法
煤层露头保护煤柱的留设方法随着我国对环境的不断重视，对于能源的需求也不断扩大，在对传统能源的保护与开采方面进行了多项改革，通过产业结构高速的方式不断对煤矿生产模式与规模进行规范。
煤矿在地表的延伸处为煤层露头，保护煤柱是为了保护上方的岩层内部与其他不进行开采遥结构煤体，而对地面建筑与结构不造成破坏的一种具体措施。
在探明的煤矿之上有可能会居住建筑存在，对煤柱的设置可以有效避免对人身安全财产安全造成隐患。
标签：煤层露头保护煤柱留设0引言随着我国对于事故发生概率较高的煤矿生产企业关注度不断提高，通过一定的政策对煤矿进行规范化管理。
传统的煤矿在开采过程中生产模式不够规范，不但容易造成浪费的现象，而且还容易对周围的居民生活环境造成严重破坏。
随着我国对煤矿生产的重视程度不断加深，對煤矿的生产模式也不断进行探索创新。
在煤层的露头保护煤柱设置留设方面进行了较多的研究。
本文对煤层露头保护煤柱的留设方法以及影响因素进行分析。
我国目前已经探明在存在于建筑物下以及水体下的压煤问题非常普遍，近年来压煤开采技术也取得了不错的进步。
有一些工业建筑或政府建筑不易迁移，或者居住人群数量少，没有搬迁的必要时，就需要采用保护煤柱的方法。
在采矿过程中，覆岩变形破坏是因为原岩应力状态下无法保持平衡稳定时导致的后果，在露头线附近的煤层开采中，为了确保安全，需要留设一定高度的安全煤柱，留设越大，压煤量越多。
对于倾斜的煤层开采中更为突出。
煤柱过小，有可能会造成灾害性溃水或溃沙事故，使正常的采矿生产难以继续。
要充分认识到煤层保护煤柱的重要性，安全煤柱主要是指保持正常劳动环境所留设的最小限度的煤柱高度。
煤层上覆盖一些含水层构成了煤层开采主要充水含水层时，留设保护煤柱的目的是在于减少上水下渗的途径，因采煤导致的冒落不会直接导通上部水体发生灾害性的溃水事故，影响到人身与财产安全。
1影响煤层露头煤柱留设的主要因素分析安全煤柱主要有以下几种类型。
首先是防水安全煤柱，当上部的水量非常大时，需要留设防水为目的的保护煤柱，安全煤柱的高度与导水裂隙带的最大发育高度与保护层厚度之和；第二是防沙安全煤柱，当松散层底部有一些粘塑性隔水层分布时，可以留设防沙为目的的安全保护煤柱，最后是防塌安全煤柱。
浅谈深部开采保护煤柱的设计方法
杜长在 （ 开滦集 团钱 家营矿 业分公 司， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ３ ０ １ ）
摘 要： 煤柱的利用 ， 主要是 为了保证在煤炭开采的过程 中， 工作人 员的生命 财产安全得到保障 ， 从 而在 煤矿 开采 区留下一部分不被 开采的 区域 ， 这一段 区域叫做煤柱。煤柱的作 用不单单是 用来保护煤炭 开采人 员的生命 安全 ， 还 可以用来衡 量煤炭开发 区的开采量的 多 少。因此 ， 合理设计煤柱是煤炭开采行业 中的重点 ， 也是诸 多地理与测量工程 学者们 着重考虑 的问题 。 伴 随着我 国采矿行 业的发展 ， 在保 护煤柱的设计上逐 渐找到 了核心处。其 中， 在煤柱尺寸的确 定上 ， 发现 了以开发深度与开发厚度 为核心决定条件 ， 以及凭借地表的移动和 变形进行合理设计 。本文所论述的重点， 便是从开发深度 ， 开发厚度 以及煤炭开采地 区的地表移动 与变形进行分析 ， 然后对这三方面具体 实 施 方法提 出建设性的建议 ， 使得 我 国煤炭开采 工程 中的煤柱设计合理 ， 有效 的保 障煤 炭开采人 员与 工作人 员的生命财产安全 ， 促进我 国采矿 事业的发展 。
关键 词： 深部开采； 煤柱 ； 设 计
煤炭 的开采一般是 在地下进行 的 ， 但是其 开采 活动确是 能够影 如何设计 出合 理的保护煤柱 ， 缓解地 表移动与变形 ， 阻止 岩层 断裂 响到地表 ， 通过地表 的变化反应 出来 。这往往会波及 到煤炭开采区 现象的恶化 ， 是煤柱合理设计的重点与难点所在 。 通常在开采前 ， 要 周围的一些建 筑设施 ， 对于人民的生命财产安全也会产生影 响。因 依据地质状况估算地表 的各种移动情况和变性可能 ， 进行简单的预 此， 保证煤炭开采 区的稳定 ， 不对周边建筑设施 造成 影响 ， 煤柱 的搭 测 ， 经 过公 式计算后 ， 计算 结果 与实际发生 的结果 之间通 常存 在这 建便是极其重要 的。所谓煤柱 ， 便是在煤炭开采时故意不去开采 的 百分之 十到百分之三十左右的偏差。 部分煤矿 ， 起到支撑 的作 用 ， 用来保护开采 区上地表部分 的地基 与 ２ 深部开采保 护煤柱 的设计注意 问题的解决方案 建筑设施 。 ２ ． １ 开发深度的解决方案 然而， 随着 一个矿 区煤炭 开采 量的不断增 多 ， 开采深度 的不断 随着矿石层开采深 度的不断加深 ， 煤柱 的尺寸规格宽度有所增 加大 ， 不经过计算 的煤 柱设计 已经不 能够保证煤炭开采 区的稳定 与 加 ， 但在大部分 的地质 中 ， 当开发深 度达到 １ ６ ０ ０ — １ ７ ０ ０ ｍ时 ， 煤柱 的 煤柱 的稳定 ， 易造 成煤 柱的损坏 以及 开采 区的坍塌 ， 造成灾 害 ， 对煤 宽大会达到最大值 ， 这个最大值理论存在于 ２ ５ ０ — ２ ６ ０ ｍ之间 。此后 ， 炭开采人员的生命财产安全造成威 胁。因此 ， 对 于煤柱设计人员来 随着开采深度的进一步增加 ， 煤柱 的设计宽度却逐步 的减少 。大多 说， 根据 开采 深度 ， 开采厚度 以及 开采区地表 的移 动与变形 进行合 数地 质情况 当中 ， 当开发深 度达 到 ２ ６ ０ ０ — ２ ７ ０ ０ ｍ时 ， 已经达 到 了大 理计算 ， 开发 出保 护煤柱设计 的新 的方法 。这 也是本文所主要论述 多数地质 的安全开采深 度 ，基础岩石覆盖层 的位移 角度达到 了 ９ Ｏ 与分析的重点 ， 以求为我 国煤炭开采事业提供一份 有力 的煤柱设 计 度 ， 此时 的煤矿开采 区已经不需要煤柱 的留设 了。这是 以平地 区域 依据与方案。 矿质开采为例。假 如矿质存在与倾斜度较 大的区域 时 ， 则是另一种 １深部开采保护煤柱的设计注意的三个问题 情况 。当煤矿的倾斜角度达 到 ６ ０度左右的时候 ，比之水平 的煤矿 １ ． １ 开发深度 层， 其安全开采深度会减小 １ ２ ０ ０ — １ ４ ０ ０ ｍ左右 。 由于煤炭 资源通常存在 于地 表以下 的土壤 层 中， 因此 ， 开采 煤 ２ ． ２开发厚度的解决方案 炭 资源不可避免 的会进行地下工作 。随着 开采深度的加深 ， 煤柱 的 当开采 的深度保持在一定的程度时 ， 随着矿质开采 的厚 度不断 尺寸也要进行相应 的规律性变化 。 要 以煤炭开采区域的地表层为考 增加 ， 煤柱 尺寸也有所 变化 ， 表 现为随着厚度 的增 加呈现非 线性的 虑基点 ，充 分的考虑 到地表层上 的建筑设施 对其施加的力的作用 ， 增长状态 。 由于其 曲线 的坡度逐渐平缓 ， 因此是三次 函数的关 系 ， 而 计 算其变形值 以及 临界变形值 ， 然后继 续进行反演算 分析 ， 这都是 并非 是简单线性关 系。而 当矿产 区开采 时开发厚度保 持在一定 程 煤柱设计 的前提基础 。影响开发深度 的因素有很 多 ， 不 同地 区的地 度 ， 开发深度有所 差异时 ， 比之较浅层 区域 的开采 ， 在深层区域开采 质结构特点 以及土壤性质 的差异也会造成开发深度 的差异。因此 ， 的保护煤柱增加 的幅度要更大 ， 另外 ， 当开采厚度达到一定程度时 ， 设计保护煤柱时要考虑到实际地质所能承受 的最大开发深 度 ， 在利 可 以不设 计煤柱 ， 这里存在一个 最小开采厚度 的概念 ， 随着开采 深 用微积分 的计算方式 ， 计算 出不 同深度下 的煤柱不 同规格 。煤柱 的 度 的加深 ， 最小开采厚度也在不断 的增加 。 ２ ． ３地表移动 与变形 的解决方案 尺 寸与开发深度之 间呈第一象 限抛物线性关 系 ， 随着开发深度 的增 加， 煤柱 的尺寸也会增加 ， 当达到一个峰值的时候 ， 此时的煤柱尺寸 在 当前 煤炭资 源开采过程 中 ， 预先计算 地表移动 与变形 ， 运用 最大 。 之后随着开发深度的增加 ， 煤柱 的尺寸逐渐减小 ， 直至到一定 最多 的方法 ， 便是概率积分法 。通过对于矿质 区的实际测量得 到预 深度后为止 。 计参数。 对于一个煤 矿开采 区来说 ， 参数 的变化遵循 的一定 的规律 。 １ ． ２开发厚度 该方法可以适 用于任何地形 ，任何形态 的体地 表移 动与形变估计 。 由于煤 炭开发 区上层地表 的岩石覆盖 层 以及地 表 的沉 陷过程 运用起来 方便 ， 适应性强 ， 预测精度高 。 且依据参数电脑绘画出来 的 的影响 ， 使得开发厚度对煤柱的影响很大。 其 具体表现 为 ， 随着开发 立体图像 可以更好 的反 映出地表 的移动情况与后 续的形变估测 。 这 厚度的增加 ， 会使得地表的形变程度增加 ， 进而促进地表进行移动 。 个方法在 当前我 国的矿质开采工作 中得到 了广泛 的应用 ， 成为 目前 例如 ， 地表上岩石层 的移动角度会随着开发厚度 的增加 而具 有减 小 使用 次数最多 ， 范 围最广的预计 方法 。 的趋势。煤柱 的设计规格与开发厚度也存在线性关 系 ， 不过是上 凸 结束 语 性 线性关 系。 随着开发厚度 的增加 ， 煤柱 的尺 寸也有所增加 ， 但 曲线 矿 山的开采 过程 中 ， 内部矿物质 的开发会使得 山体 中空 ， 极 易 却 是随着 开发厚度 的增加而逐渐趋 于平缓 ， 斜率逐渐减小 。其方程 发生危 险的坍塌事故 。 保护煤柱的设计与应用可以有效 的增加开矿 式最终表现为 以开采厚度为 自变量 ， 煤 柱宽度为因变量 的一元二次 区的稳定性与安全性 ， 保护开矿工人 的生命财 产安 全。通过对开发 方程 ， 这便是开发厚度与煤柱设计规格之 间的规律 。 深度 ， 开发厚度以及地表的位移与变形进行分析与解决 ， 设计合理 １ ＿ ３地表移动与变形 的保 护煤 柱 ， 使得我 国各 大矿区保持 自身稳 定 ， 促 进我 国煤矿 事业 地表 的移动与变形大 多数是 由于地下 矿物质 的开采从 而引起 的发展 。 的周 围岩石层 的位移与变形 。随着地下矿物质开采量 的不 断增 加 ， 参考文献 １ ］ 邹友峰 ， 胡友健 ， 郭增长． 采动损 害与防护【 Ｍ ］ ． 徐 州： 中 国矿 业 大学 开采 区被逐渐 的放 空放大 ，从而使 开采区顶层岩 石部发生 弯曲形 ［ 出版 社 ． １ ９ ９ ６ ． 变， 层次分离 ， 裂痕 四布甚至岩层断裂坠落的现象发生 。 而这些 由于 ２ １ 姚顽 强 ， 汤伏全， 用影响椭 圆法确定建 筑物保 护煤 柱［ Ｊ 】 ． 西安矿业 开 采导致 的地表 移动与形变 的恶性 结果会进一 步的促使 地表进行 『 学院学报 ， １ ９ ９ ７ ， １ ７ （ ３ ） ： ２ ３ ７ — ２ ４ １ ． 进一步 的变形与位移 。这种位移与变形会直接影 响到煤柱 的设 计 ，
合理留设保护煤柱的方法探讨
合理留设保护煤柱的方法探讨摘要：简要介绍了保护煤柱留设方法，合理留设安全煤柱保护地面建筑物免受地下开采影响。
关键词：留设保护煤柱，计算方法一、概述留设安全煤柱仍是保护地面建筑物免地下开采影响的主要措施之一，其传统方法有垂直剖法和垂线法。
这些方法存在一个共同缺点，即在保护边界角点处，只考虑了垂直于边界方向上的影响距离，而未考虑到斜向影响距离，从而使角点处留设煤柱过大，造成不必要的煤炭损失。
对于这一问题，已有多种减少角点多余煤柱的方法，最常用的方法是取两种方法设计煤柱的重叠部分，但当保护边界为矩形且沿煤层走向（或倾向）时，两个煤柱完全重叠，这种方法失去作用。
同时由于传统方法在理论上仍存在一些问题（见下文），因此有必要进一步探讨保护煤柱留设方法，以期提出一种最直接进行计算、便于在图上表示、且使留设煤柱最为合理（煤柱最小）的实用设计方法。
二、传统方法存在的问题1、在固定围护带时，建筑物边界转折处（角点）的围护带边界为折线，其宽度S/sinT/2（T为内角）大于规定的标准宽度S，其差值为△S=S•（1/sinT/2-1）。
事实上，围护带边界（受护边界）到建筑物边界的法线距离应处处相等（都为带宽S），角点处受护边界应是以角点为圆心，以带宽S为半径作圆与直接部分相切所得圆。
2、作表土层保护范围时，对应于建筑物边界角点的保护边界是折线，其宽度Lф/sin/T/2大于计算宽度Lф=h•ctg ф，其差值为△Lф=hctgф（1/sinT/2-1），（式中h为表土层厚度，ф为表土层移动角）。
事实上，表土层保护边界到受护边界的法向距离都相等（其值为Lф），在转折处应是以建筑物边界角点为圆心，以（S+Lф）为半径作圆与直线部分相切所得圆弧。
综合以上两方面因素，使得表土层保护边界在角点处宽度增大，其值为：△L=（S+hctgф）（1/sinT/2-1），一般情况下，取ф=45°，则有△L=（S+h）（1/sinT/2-1）。
似椭圆法留设保护煤柱及精度分析
理定 范椭为 为 深 及 似 度 一 波 的 深
似 椭 圆法 留设 保 护 煤 柱及 精 度分 析
陈俊 杰 ，邹友 峰 ，郭 增 长
（ 南理工大摹 测绘与国土 河 信息工程学院。河 焦作 ４４０） 南 ５０３
鼢 ｌ 分 形 薹 的形 ； 保 榔 为 面 和下 实 水 ． 际元 上 糊 地 单：
点 如 暂 不 ，刮
护煤柱 的 方法与 步骤 ．实例分析 表 明 ，与传 统垂直 断面法相 比 ，似椭 圆法 留设 保 护煤柱 可 以
大大解放 “ 三下 ”呆滞 煤量 ．依 据保 护煤柱 围护 带留设的 目的 ，通过 对似椭 圆法留设保 护煤 柱 的精 度进 行分 析 ，确 定 了似 椭 圆法留设保 护煤柱 围护 带的宽度 ，并 对其 围护 带宽度 的合理
限度 ，大大节 约 了我 国宝 贵 的煤 炭资源 ．
１ 保 护 地 面 一 点 的原 理
Ｄ
由图 １可知 ，考虑 到松散层 厚度 ｈ及松 散层移 动角
，
得倾 斜 半径分 别为
图 １ 倾向断面上保护地面上一点 的范 围
Ｆ ｇ １ Ｒａ ｇ ｆ ｒ ｔｃｉ ｎａｐ ｉ ｔ ｆ ｕ ｆ ￣ ｉ ． ｎ ｅｏ ｐ ｏ ｅ ｔ ｏ ０ Ｉ ｏ ｓ ｒａ ｌ
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第２ ５卷 第 ６期
２０ ０ ６年 １ ２月
河 南 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＮＡＮ ＯＬＹＴＥＣ Ｐ ＨＮＩ Ｃ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ
Ｖｏ ． Ｎｏ． １２５ ６ Ｄｅ ． ０ ｃ ２ ０６
留设保护 煤柱 以减小 开采 引起 的地 表变形 对建 （ 构）筑 物 的损 害 ．近百年来 ，各 国学 者都进 行 了不懈 的探索 和研 究 ，并取 得 了丰硕 的成 果… ． 目前 ，留设 保 护 煤 柱一 般 是 利用 移 动 角 或 斜 向移 动 角按 几
天安煤矿安全煤柱的留设分析
差小 于 １ 的断层 不 留设 断层 煤柱 。 ０ ｍ ５井 田境界 煤柱 宽度 为 ３ ） ０ ｍ。
３ 井 田边 界 煤 柱 的 留设 分 析
本矿 水 文地质 条 件 中等 ，井 田边 界 煤柱 采用 垂
直法 留设 ， 总宽 度 为 ４ 其 中本矿 留设 ２ Ｉ采 区 ０ｍ， ０Ｈ，
煤柱 。
２各类 保护 煤柱 按垂 直 断面 法或 垂直 法 确定 。 ）
用岩 层 移动 角确 定 工业 场 地 、 庄煤 柱 ， 村 岩层 移 动 角为 ７ 。 ， ５ 表土 层移 动角 为 ４ 。 。 ５ ３维 护 带 宽 度 ： 井 场 地 ２ 村 庄 １ 其 ） 风 ０ｍ， ０ｍ，
高 忠 １ ， ２
（． 原 理 工 大学 矿 业 工 程 学 院 ， １ 太 山西 太原 ０ ０ ２ ；． 省 第 五 建 筑工 程 公 司 ， ３ ０４ ２山西 山西 太原 ０００ ） ３ ０ １
摘
要 ： 绍 了天安 煤 矿 安 全煤 柱 的 种 类和 留设 原 则 ， 介 分析 了各 种 安全 煤 柱 的 留设 状 况 。
第３ 卷 第２ １ 期 ２ １ 年２］ ０ １ ７
ＶｏＩ ３１ ． Ｎｏ ． ２
山西 煤 炭 ＳＨ Ｘｌ ＡＮ ＣＯＡ Ｌ
Ｆｅ ｂ．２Ｏ１１
文章 编 号 ：６ ２ ５ ５ （０ ）２ ０ ４ — ４ １７ — ０ ０ ２ １ ０ — ０ ３ ０ １
天 安煤 矿 安全煤 柱 的留设 分 析
本矿 井 田地 质构 造 较 简单 ， 岩 浆 活 动 ， 田 无 井 内无河 流 。根 据本 矿 的煤 层赋存 特 征 ， 全煤 柱 的 安
种类确 定为 ６种 ： 田边 界煤柱 ； 简及 大巷 煤柱 ； 井 井 采 空 区隔 离煤 柱 ； 面 工业 广 场及 村 庄煤 柱 ； 地 断层 煤 柱 ； 氧化带 煤柱 。 风
基于地表变形预计的矿区保护煤柱留设方法
定
A 点的位置坐标
xj ) 。本文采用工程上应用最广泛的概率积分法建立临界倾斜
i0 ,曲率
k0
,
水平变形
ε 0
与位置坐标 xj 之间的关系式 [2 ] 。
i0
=
( q·m ·cosα/ rj ) ·exp (- π·z2j ) ,
k0
=
( 2π·q·m ·cosα·zj / r2j ) ·exp (
煤柱失效 ,类似实例在一些矿井时有发生 。现有的垂直剖面法要求地面受护区域的边界线平行于煤层走
向或倾向 [6 ] ,而垂线法和数字标高投影法均是依据移动角参数来确定保护煤柱边界的 ,不适用于厚煤层
综放开采条件 。针对上述情形 ,本文提出以地表临界变形指标直接作为划定保护煤柱边界的依据 。
1 开采影响椭圆及其半轴长度计算
-
π·z2j
)
,
ε 0
=
( 2π·b·q·
m ·co sα·zj / rj ) ·exp ( - π·z2j ) .
(1)
式中 m ,α为开采厚度和煤层倾角 ; q, b, r, s为概率积分法预计参数 , 分别为下沉系数 、水平移动系数 、主
要影响半径 、拐点偏距 。 zj 定义为临界无因次坐标 ,其表达式
0 引 言
矿区地面工程保护煤柱留设的常规方法有垂直剖面法 、垂线法和数字标高投影法等 [1 ] 。这些方法的
实质是通过移动角参数来划定保护煤柱边界 。地表移动角参数是根据普通砖混结构建筑物所能承受的
地表临界变形指标来确定 。我国《建筑物 、水体 、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 》规定 ,用于确
在图 1中 ,任意地表点 A 处的开采影响椭圆由下山和上山方向两个半椭圆组成 。其下山 、上山和走 向方向的半轴长度 R1 , R2 , R3 上述影响椭圆的半轴长度是指在半无限开采条件下 , 沿煤层走向和倾向方
第四章保护煤柱留设
γ=73º m1 H=250
n1
φ β=55º n2
A
B
q φ q1
Ⅰ-Ⅰ
k
C D φ k1 δ=73º k2
q2
m2
q3
k3
Ⅱ
a M m d
b Ⅱ n c N
Ⅰ
图 4-6 用垂直断面法设计保护煤柱 61
该地区的移动角参数为： β=55°，δ=γ=73°，ϕ=45°，用垂直断面法留设保护煤柱的方 法和步骤如下： （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．查表 4-2 得围护带宽度 s=15m，从矩形保护范围边界向外 圈出一围护带 s=15m，其外缘 abcd 即为受护边界； （2）过保护范围 abcd 的中心 o，作沿煤层走向和倾向的垂直剖面Ⅰ-Ⅰ、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 a=30°，煤层的厚度 m=2.5m，煤层的埋藏深度 H0＝250m，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 ϕ=45°，与基岩面相交于 m1、n1，再从 m1、n1 点分别作基岩移动角 γ=73° 和 β=55°，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； （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 ϕ = 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
基于影响椭圆法的保护煤柱留设及其系统实现
（ １ ．陕 西 省 煤 田地 质 局 物 探 测 量 队 ， 陕西 西安
７ １ ０ ０ ５ ４ ；
２ ．西安科技 大学测绘 科 学与技 术 学院 ， 陕西 西安
７ １ ０ ０ ５ ４ ）
摘要 ： 文 中根 据 煤矿 区保 护煤柱 留设 原理 以及 影响 椭 圆法设 计 保护 煤 柱 的步骤 ， 在 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ平 台上
境 。
３ ． ２ 程 序 设 计 的 基 本 思路 与 流 程
起伏 而 变化 ， 基岩面和煤层倾 角均为 ａ ， 倾 向一致。
设 地表 点 ｉ 处 表 土层 厚 度 为 ｈ ， ， 采深为 日 。表 土层
及基 岩 下 山 、 上 山和走 向方 向的移动 角分别 为 ， 卢，
ｙ和 ６ ； 该点 处 影 响 椭 圆沿下 山 、 上 山 和走 向方 向 的 半 轴长 度分 别 为 Ｒ ； 和 过 点 沿 煤 层 走 向和 倾 向的垂 直剖 面 ， 如图 ３ 。
而变 化 ， 可 由相 应 的 移 动 角 参 数 及 开 采 深 度 和 煤 层
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（ １ ）
Ｒ ３ ｉ ＝（ Ｈ ｉ — ｈ ） ｃ ｔ ＋ｈ ｃ ｔ ｇ ￣ ｐ
｝基 金 项 目 ： 陕 西 省 教 育 厅 专 项 基 金 项 目（ １ ２ Ｊ Ｋ ０ ８ ０ ０ ） ６ ４
圆称 为影 响椭 圆 ， 如图 １ 。
ｌ ｈ
¨
向
－ ｔ
ａ走 向剖 面 ｂ 倾 向剖 面
１ ．
下 山
图 ２ 表 土 层 厚 度 均 匀 时 影 响 椭 圆 半轴 长 度 计 算 图
矿山测量工试题及答案题库
矿山测量工试题及答案题库1、名词解释采掘工程平面图正确答案：将开采煤层或其分层内的采掘工作和地质情况，采用标高投影的原理，按照一定的比例尺绘制而成的图纸2、填空题经纬仪指标差的计算公式为（）答案（江南博哥）：a＝（L＋R-360°）/23、填空题由起始方位角的误差所引起的各点位置误差，离起始点的距离越远，（）越大。
正确答案：误差4、多选观测站通常分为三种（）：A、地表观测站B、岩层内部观测站C、专门观测站D、临时观测站正确答案：A, B, C5、单选水准测量时，一测站读完后视读数发现圆水准器不居中，观测者整平后接着观测前视，这种操作程序（或处理方法）是（）A.允许的B.绝对不允许C.有时是可以的正确答案：B6、填空题标定巷道中线，以指示巷道掘进的水平方向，简称（）。
正确答案：给中线7、填空题水平变形是指某线段的（）或（）值与某线段水平距离之比。
正确答案：伸长；压缩8、名词解释岩石移动角正确答案：地表移动盆地主断面上地表危险移动边界点（有松散层时，则为松散层与基岩交面上的危险边界点）和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。
9、问答题水准测量时为什么要求前后视距相等？正确答案：水准测量时前后视距相等，可以消除i角对高差的影响。
10、名词解释标高投影正确答案：以大地水准面为投影面，将空间物体上各特征点垂直投影于该投影面上，并将各特征点的高程标注在旁边，这种投影方法称为标高投影。
11、问答题偶然误差的特性是什么？正确答案：偶然误差有以下几个特性：1、定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限值。
2、值较小的误差比绝对值较大的误差出现的机会多。
3、值相等的正误差与负误差出现的机会相等。
4、误差的算术平均值，随着观测次数的无限增加趋向于零。
12、单选规程要求，当保护煤柱受护边界至煤柱边界范围内地表平均倾角大于15°时，应采用本矿区求得的山区移动角留设煤柱，如无本矿区实测资料而采用平地移动角留设煤柱时，建筑物上坡方向移动角应减小（），下坡方向移动角一般减小2°-3°。
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。
地面构筑物保护煤柱留设方法分析及优化
收稿日期：2021-04-25 作者简介：许永杰（1987—），男，本科，工程师，研究方向：矿井设计。
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地面构筑物保护煤柱留设方法分析及优化
第 15 期
面图上量出垂线长度，从而确定保护煤柱边界。
本文将综合分析垂直剖面法和垂线法留设煤柱方法 中存在的问题，并对保护煤柱的方法进行了优化和分析。
1 保护煤柱留设方法
保 护 煤 柱 留 设 方 法 有 垂 直 剖 面 法 、垂 线 法 和 数 字 标 高 投 影 法 。 其 中 ，垂 直 剖 面 法 和 垂 线 法 得 到 了 广 泛 应用。
1.1 垂直剖面法 垂直剖面法是一种图解方法 ，工作原理如图 1 所 示。通过被保护物体的最外角点作平行于煤层走向和倾 向的 4 条线，得到保护范围即矩形 ab cd 。从矩形 ab cd 作 沿煤层倾斜方向的剖面图（图 1 中Ⅱ-Ⅱ部分），保护边界 为 m 、n 。从 m 、n 点均按照表土层移动角 φ 做直线即 可得到表土层与基岩接触面的保护边界点，即 m1 、n1 点。从 m1 、n1 点分别按照基岩移动角 γ 与 β 做直线，即 可与煤层交于 m2 、n2 点。同理，从矩形 ab cd 作沿煤层走 向方向的剖面图（图 1 中的Ⅰ-Ⅰ部分），求得 q1 、k1 、q2 、 k2 、q3 、k3 等点。将 m2 、n2 、q2 、k2 、q3 、k3 各点投影到 平面图上，即可得到煤柱的平面投影 ABCD 。将该投影 的平面面积按煤层倾角转换为真实面积，同时依据煤层、 密度等参数即可求得煤柱压煤量。 1.2 垂线法 垂线法是一种解析方法，基本原理如图 2 所示。先 作受护范围边界的垂线，利用公式计算垂线长度，再在平
建筑物保安煤柱留设分析
引言
制定企业经营战略既要考虑企业的外部环境 ， 也要兼顾企业 的内在条件 。为了使 中小企业更好地 适应经济发展与市场竞争的需要 ， 充分发挥其在 国 民经济 中 的重要 作 用 ， 先 必 须 制 定 适合 中小 企 业 首 发展的合 理 的经 营战略。基 于 中小企业 自身 的特 点， 制定经营战略不可能遵循大型企业 的做法 ， 必须 拥 有一套 自己的方 法 ， 样 才 能 使 中小 企业 做 强做 这
Ｒ＝ Ｓ＋Ｔ／ ／一 ￣Ｑ ａ （） １
图 ４ 变 电站保 安煤柱计算示意 图
式 中：——降水深度 ； ｓ 卜 取决于单位时间矿井涌水量和排水量 的
常数 ；
・
５ 结语
建 筑 物 的地基变形 不应超 过Ｇ ００ —２０ Ｂ５０７ ０２
Ｒｅ ｅ ｃ ＆ Ａｐ ｉａ ｉ ｎ ｆＢｕ ｌ ｎｇ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｓ ａｒ ｈ ｐｌｃ ｔｏ ｏ ｉｄｉ ｔ ｒａ ｓ
地表移动盆地的边缘部位 ， 外侧拉伸变形 区必然出 线 Ｖ字形地 面裂 缝 。
１ 地表沉 陷影 响范 围
煤层矿体 的开采造成原有地层缺失 ， 破坏煤矿 岩层 原有 的应力 平衡 ， 方岩 层被 迫进 行力 学重 组 ， 上
以求达 到新 的稳 定平 衡 。
上覆岩体力学重组过程波及到地表 ， 地表随之 出现异 动变 形破 坏 。地表 移 动变形 是 采空 区上 覆岩 体变形的直接响应 ， 最终形成一个 比采空区范围更
４ ・ ０
文章编号 ：０ ９—９４ （０ １ １ ０ ４ ０ １０ ４ １ ２ １ ）１— ０ １— ２
矿山开采对生态环境的影响评价
下沉系数 ｑ ０ ２ ＝ ８ 水平移动系数 ｂ ０ ４主 ； 二． ２ ； 要影响角正切ｔ月 ２ ； ｎ ａ ＝ ． 拐点偏距： ０ Ｈ ６ ４ ＝． 。 ５ ０
１３ 预计方案及预计结果 ．
ｍ一 ０ ｍ倾斜宽６ ｍ一 ４ ｍ 布置一个走向长壁 ７０ ， ｏ ２ｏ ， 采煤工作面。采高２９ ｍ 回采率 ９％。 ‘ ， １ ５
第 ２ 卷第 ７ ６ 期
煤
炭
技Байду номын сангаас
术
Ｖ ２ ， ｏ７ １ Ｏ ６Ｎ ．
矿山开采对生态环境的影响评价
陈俊杰’ ，胡建军２
（ 河南理工大学 测绘与国土信息工程学院， １ 河南 焦作 ４ ０３ ２广西省柳州市房产交易所，广西 柳州 ５ ）） ４ ５ ；． ５ ４ ，）
摘 要： 依据鑫发煤矿的地质采矿条件， 按照概率积分法、 矿山开采对地表所造成的移动变形进行了预计， 对地表
表 １ 矿山开采后预计的地表移动变形最大值
采区
首采 区
最大下沉ｌ ｍ ｍ
２ ５７ ”
全采 区
内 ｊ
４ １
〕
最大 ｍ ｍ ’ 倾斜ｌ 一 ’ ｍ
＋ ＋ ＋
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－ －
５２ ４８
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２４１ ０
２２ 地表沉陷对评价区生态环境的影响 ． ２２１ 对地形地貌的影响分析 ．． 由预计可知， 矿区开采后地表最大下沉值局部 达到了２４ 。但该地表沉陷值为矿山开采后地表 ．ｍ 下沉稳定后的最终最大下沉值 ， 不可能改变雨水的 径流条件。所以， 矿山开采对地形地貌的影响不大。 ２２２ 对地下水的影响分析 ．． 该矿区内无地表水体。但随着鑫发煤业有限公 司井下开采的持续进行 ， 采空区逐步扩大， 其顶板及 上覆岩层在自 重作用下产生移动变形 ， 以致形成冒 落带、 裂隙带和弯曲下沉带， 冒落带和裂隙带对水有 导通作用， 因此合称导水裂缝带。 根据《 建筑物、 水体、 铁路及主要井巷煤柱 留设
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。
谢谢观看
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。
利用预计变形法留设保护煤柱
利用预计变形法留设保护煤柱
李永树;韩丽萍
【期刊名称】《煤炭工程师》
【年(卷),期】1991(000)005
【摘要】介绍了留设保护煤柱微机绘图软件,论述了利用预计变形法确定保护煤柱边界的主要原理及制图方法。
本文认为,利用预计变形法留设保护煤柱,安全、合理,有利于矿区现代化建设。
【总页数】4页(P26-28,31)
【作者】李永树;韩丽萍
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TD822.3
【相关文献】
1.预计法留设建筑物保护煤柱 [J], 贾林刚;冯焱
2.保护煤柱留设的变形预计法 [J], 刘继树;吴永生
3.山区村庄保护煤柱留设及采动影响变形预计 [J], 洪铭
4.基于地表变形预计的矿区保护煤柱留设方法 [J], 汤伏全
5.留设保护煤柱的临界变形值法 [J], 邹友峰
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似椭圆法留设保护煤柱及精度分析陈俊杰,邹友峰,郭增长(河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作 454003)摘要:针对目前传统留设保护煤柱的方法存在的问题进行了分析,基于保护地面一点的原理,得出了保护地面一点的公式,进而提出了似椭圆法留设保护煤柱的原理,给出了留设保护煤柱的方法与步骤.实例分析表明,与传统垂直断面法相比,似椭圆法留设保护煤柱可以大大解放“三下”呆滞煤量.依据保护煤柱围护带留设的目的,通过对似椭圆法留设保护煤柱的精度进行分析,确定了似椭圆法留设保护煤柱围护带的宽度,并对其围护带宽度的合理性与适用性进行了探讨.关 键 词:似椭圆法;保护煤柱;精度分析中图分类号:TD823.5 文献标识码:A 文章编号:1007Ο7332(2006)06Ο0477Ο040 引 言煤矿地下开采活动引起的岩层与地表移动,造成了地表上位于其影响范围内的建(构)筑物遭受不同程度的破坏.为了保护地表重要建(构)筑物,早在19世纪初,人们就开始研究在地下开采时留设保护煤柱以减小开采引起的地表变形对建(构)筑物的损害.近百年来,各国学者都进行了不懈的探索和研究,并取得了丰硕的成果[1].目前,留设保护煤柱一般是利用移动角或斜向移动角按几何方法进行,如垂直断面法、垂线法、数字标高投影法[2].在这些方法中,仅仅用了主断面上或少数几个斜向断面上的移动角,致使建(构)筑物角点处留下过大的煤柱.而且,随着煤层倾角的增大,角点多余煤柱急剧增大,甚至使保护煤柱的留设出现困难.为此,在保护地表建(构)筑物的前提下,基于保护地面一点原理,提出了保护煤柱留设的似椭圆法,使保护煤柱留设的面积减小到最低限度,大大节约了我国宝贵的煤炭资源.1 保护地面一点的原理理论分析和实际观测资料表明,在一般情况下,当一定深度的地下单元被开采后,对水平地表有害影响的波及范围形状为:水平煤层为圆形;倾斜煤层为不对称的似椭圆形[2Ο3].为了保护地面上的一点,如暂不考虑围护带,则在深度为H的水平切面上,其保护范围也应是一个以该保护点为中心的圆(水平煤层开采)或不对称的似椭圆(倾斜煤层开采),如图1所示.由图1可知,考虑到松散层厚度h及松散层移动角φ,得倾斜半径分别为 ρ下=H+R ・tanγ′tanγ′-tanα′;ρ上=H+R・tanβ′tanβ′+tanα′,(1)第25卷第6期2006年12月 河南理工大学学报JOURNAL OF HENAN POL YTECHN IC UN IV ERSIT YVol.25 No.6Dec.2006 收稿日期:2006Ο08Ο16基金项目:河南省教育厅科技攻关项目(2006440002);河南理工大学青年自然科学基金资助项目(646121)作者简介:陈俊杰(1972Ο),男,副教授,河南柘城人,从事开采沉陷与矿山测量方面的教学与研究工作.式中,tan α′=tan αcos ;;cot β′=cot 2β・cos 2θ+cot 2δ・sin 2;;cot γ′=cot 2γ・cos 2θ+cot 2δ・sin 2;.其中,;为保护面积边界与煤层走向所夹的锐角;α′为煤层的伪倾角;β′为斜交剖面下山方向移动角;γ′为斜交剖面上山方向移动角.公式(1)为地面上保护一点的通用公式.地面一点的保护煤柱范围,对于平面来说,该投影为一“哑铃”状的似椭圆;对于空间来说,基岩面以上为一圆锥,基岩面以下为一圆台(水平煤层),或者一个上底面为圆,下底面为“哑铃”状的的空间体(倾斜煤层).2 似椭圆法留设保护煤柱基于保护地面一点原理,依据公式(1),绘制出地面上保护范围的临界面标高投影图,与煤层底板等高线的交线所围的范围即为所需留设煤柱的水平投影.该方法作者称其为似椭圆法留设保护煤柱.其留设的方法和步骤如下:(1)绘制保护一点的单元似椭圆标高投影图.在选定了各种基岩移动角参数的松散层厚度及其移动角参数后,即可利用公式(1)绘制出保护一点的单元似椭圆曲线[2],如图2所示.(2)以一点的单元似椭圆标高投影图为基础,绘制保护建(构)筑物的保护煤柱.给出所有角点的单元影响椭圆,并在保护区域外侧作各相邻角点的单元似椭圆的公切线,各切线所围的区域即为保护煤柱范围,如图3所示.3 与传统留设保护煤柱方法的比较峰峰集团万年矿13264工作面东侧有一座需要保护的庙宇,面积为100m ×200m ,庙宇的长轴与煤层走向斜交,夹角为30°,地面标高为+300m ,表土层厚度为20m ,庙宇中心处煤层的埋藏深度为500m ,煤层倾角α为15°.庙宇的保护等级按Ⅱ级对待(围护带的宽度S 为15m ),移动角参数δ=78°,γ=80°,β=62°,表土层移动角φ=45°[7].分别按似椭圆法和垂直断面法2种方法设计保护煤柱,如图4所示.在图4中,梯形M N PQ 所围的区域为用垂直断面法所作的保护煤柱,曲线AB CD EFGH 所围的区域为似椭圆法所作的保护煤柱.在相同的地质采矿条件下,垂直断面法只利用了主断面上的移动角δ,β,γ,所以它们在角点处均留下了过大的煤柱.通过分析,似椭圆法留设的保护煤柱面积比垂直断面法的少25%.4 似椭圆法留设煤柱的精度分析4.1 计算误差对公式(1)中各变量求导,根据误差传递定律[4],得影响半径的中误差为m 2ρ=5ρ5γ2・m 2γ+5ρ5δ2・m 2δ+5ρ5α2・m 2α+5ρ5H 2・m 2H +5ρ5h 2・m 2h +5ρ5φ2・m 2φ,(2)式中,m ρ为影响半径ρ的中误差;m γ为基岩移动角γ的中误差;m δ为基岩移动角δ的中误差;m α为874 河南理工大学学报(自然科学版) 2006年第25卷煤层倾角α的中误差;m H 为基岩厚度H 的中误差;m h 为松散层厚度h 的中误差;m φ为松散层移动角φ的中误差.由公式(2),可得影响半径的计算误差.4.2 绘图误差分析绘图误差包括:圈定围护带范围,外推围护带,松散层所形成的移动范围,基岩所形成的移动范围等.若每次展点的误差为0.1mm [5Ο6],根据误差传递定律,总的展点误差为 m 展=4×0.12×M /1000,(3)式中,M 为比例尺分母.以2倍的中误差作为极限误差来确定围护带宽度S ,则由(2)、(3)式得 S =2m 2展+m 2ρ.(4)4.3 保护煤柱围护带宽度的确定保护煤柱围护带留设的目的是为了使保护煤柱留设的误差不至于引起建(构)筑物的破坏.依据该思路,对似椭圆法留设保护煤柱的精度予以分析,确定似椭圆法留设保护煤柱围护带的宽度. 以峰峰集团万年矿地质采矿条件为例[7].保护煤柱设计图纸的比例尺为1∶2000,得到似椭圆法留设保护煤柱的围护带宽度,如表1所示.4.4 围护带宽度的合理性分析(1)由表1可以看出,围护带宽度随着开采深度的增加而增加,当开采深度超过250m 时,围护带的宽度已超过Ⅰ级保护对象的最大值20m [8],此时,围护带宽度已经不能起到其应有的作用了.表1 围护带宽度的确定Tab.1 Deciding width of protection band 开采深度H /m 围护带宽度S /m 开采深度H /m 围护带宽度S /m <1005～10500～80050～70100～20010～20800～100070～90200～50020～501000～120090～110(2)《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的围护带宽度是根据建(构)筑物的重要程度和保护级别的高低,参照浅部开采条件下部分矿区的实测资料,依据经验规定出来的,没有考虑开采深度的大小,缺乏必要的科学分析和理论依据.在深部开采条件下,保护级别较低时,所加的围护带宽度不能起到应有的保护作用.(3)《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的围护带宽度,并没有考虑上覆岩层的性质、基岩移动角等因素的影响,当建(构)筑物的保护级别一定时,则围护带宽度也就确定了.在深部开采条件下,要综合考虑该矿区的地质采矿条件[9],确定矿区保护煤柱的围护带宽度.(4)按似椭圆法确定的围护带宽度,具有理论基础,考虑了开采深度的影响,充分反映了移动变形参数的误差对煤柱尺寸的影响规律,较大程度上反映了客观实际.尤其是在深部开采条件下,似椭圆法确定的围护带宽度较为科学合理.5 结 论(1)提出了留设保护煤柱的新方法———似椭圆法.(2)实践证明,在确保地表建(构)筑物不受开采影响的前提下,与传统的留设煤柱方法相比,似椭圆法可以使保护煤柱留设的面积减小到最低限度.(3)通过对似椭圆法留设煤柱的精度分析,给出了留设保护煤柱的围护带宽度.974第6期 陈俊杰等:似椭圆法留设保护煤柱及精度分析参考文献:[1] 梁为民,郭增长.采动区建筑物保护研究现状及展望[J ].焦作工学院学报:自然科学版,2003,(2):86Ο89.[2] 邹友峰,邓喀中,马伟民.矿山开采沉陷工程[M ].徐州:中国矿业大学出版社,2003,28Ο31.[3] 吴孟绍.再论留设保护煤柱的椭圆锥法[J ].矿山测量,1995,(1):42Ο46.[4] 武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础[M ].北京:测绘出版社,1994,32Ο47.[5] 贺英魁.围护带宽度的确定[J ].测绘技术,1995,(1):29Ο31.[6] 罗世英.建(构)筑物保护煤柱设计图纸精度的分析[J ].矿山测量,1994,(3):43Ο47.[7] 河南理工大学,峰峰集团有限公司万年矿.村庄下采煤采动损害判定与研究[R ].2004,20Ο38.[8] 中华人民共和国煤炭工业局制定.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M ].北京:煤炭工业出版社,2000.[9] 邹友峰.开采沉陷预计参数的确定方法[J ].焦作工学院学报:自然科学版,2001,(4):253Ο257.Design Protective Coal Pillar with Method ofSimilar Ellipse and Its Precision AnalyzedCHEN J un Οjie ,ZOU Y ou Οfeng ,GUO Zeng Οzhang(School of S urvey and L and Inf ormation Engi neeri ng ,Henan Polytechnic U niversity ,Jiaoz uo 454003,Chi na )Abstract :Some problems with traditional design protective coal pillar method are analyzed.Based on the principle of protection a point on the ground ,the formula of protection a point on the ground is obtained.The paper puts forward the principle of similar ellipse method to design coal pillar for protection of build 2ings ,and the method and steps are proposed.In the light of practice instance and compared with tradi 2tional vertical section method ,similar ellipse method to design protective coal pillar can liberate “three un 2derground ”stagnant coal greatly.Besides ,according to designing additional band of protective coal pillar ,the precision of method of similar ellipse method is analyzed ,and additional band size of protective coal pil 2lar is determined.Its reasonability and applicability are probed.K ey w ords :Similar ellipse method ;Coal pillar for protection of buildings ;Precision analysis(责任编辑 李文清)科技论文前言的写法(1)突出重点.在回顾前人所作的研究工作时,不宜面面俱到,应找具有代表性的、与本研究关系最密切的资料来阐述,避免写成文献综述.(2)注意深度.在论述本人所作研究时,一些普及的、为公众所熟知的原理和知识,不必一一赘述.如教科书中早已有的公式,众所周知的基础理论等等.(3)审慎评价.在介绍自己的研究成果时,切忌拔高或降低.比如一些词汇:“国内首创”、“从未见报道”、“国际水平”、“国内领先”、“填补空白”等,都属拔高的评价;而诸如“不足之处敬请原谅”、“限于时间和水平”、“请读者批评指正”等语言,则属大可不必客气的俗语,均应避免使用.只要如实报道自己的成果就行了,质量高低读者自会评价.(4)不列图表.因为前言只是简要地阐述论文的研究情况,故一些详细的研究数据和资料如图、表、公式、照片等不宜列入.84 河南理工大学学报(自然科学版) 2006年第25卷。