基于多种方法的保护煤柱留设研究.pdf

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1、第6期矿山测量NO．62014年12月MINESURVEYINGDec．2O14doii10．3969／j．issn．1001—358X．2014．06．23基于多种方法的保护煤柱留设研究吴鸿涛，徐良骥，王磊，李迎富(安徽理工大学测绘学院，安徽淮南232001)摘要：文中通过软件设计和人工划分交叉验证的方式对某煤矿某建筑物保护煤柱进行了设计，并通过开采沉陷预计和数值模拟手段对设计保护煤柱的安全可靠性进行验证和优化设计，最终形成保护煤柱留设方案，以适应该矿矿井的现代化进程的高速推进，确保工业广场及重要建(构)筑物的安全。满足矿区安全生产的需要。关键词：保护煤柱；

2、垂线法；垂直剖面法；概率积分法；数值模拟中图分类号：TD822．3文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)06—0076—06本文编制了垂直剖面法和垂线法保护煤柱自动如村庄)和垂直剖面法(单个重要建(构)筑物，如重划分程序，通过软件设计和人工划分交叉验证的方要文物)进行留设。为了提高工广内重要建(构)筑式对某煤矿工广瓦斯电厂及瓦斯抽放站、深部进风物留设的自动化程度和可靠性，特编制了基于垂直井和新西风井保护煤柱进行了初步设计；并通过开剖面法和垂线法的保护煤柱设计程序。项目通过软采沉陷预计和数值模拟手段对新设计的工广保护煤件自动化留设和人工计算相互验

3、证的方式，对某煤柱的安全可靠性进行验证和优化设计，最终形成该矿工广内新西风井、深部井风井和瓦斯电厂及抽放煤矿工广保护煤柱留设方案。站的保护煤柱进行了设计。1．1垂直剖面法与垂线法留设煤柱原理1基于垂直剖面法与垂线法的保护煤柱留设垂直剖面法是采用图解的方法，作沿煤柱走向我国《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设和沿倾向的垂直剖面，在剖面图上确定煤柱边界宽与压煤开采规程》(以下简称“三下”采煤规程)中规度，并投影到平面图上而得保护煤柱边界，如图1所定工广井筒保护煤柱用垂直剖面法进行留设，建示。(构)筑物保护煤柱可采用垂线法(建(构)筑物群，、、：·：·：：A⋯．．

4、⋯．⋯l‘’．⋯．．。．．L、～IL．JI’D图1垂直剖面法留设保护煤柱垂直剖面法设计步骤如下：(2)确定保护煤柱边界；(1)确定围护带边界；(3)保护煤柱压煤量计算。76第6期吴鸿涛等：基于多种方法的保护煤柱留设研究2014年12月垂直剖面法编程思路：Q：体积×质量密度：rnoCoS0c利用已知数据(建筑物长，建筑物宽，建筑物与1_+_+_+煤层走向交角，煤层在守护范围中央的埋藏深度，松A平=一(BC×AD)×MN散层厚度，松散层移动角，煤层倾角，下山移动角，走式中：Q——压煤量(t)；向移动角，上山移动角，走向方位角，倾向方位角，建A覃——煤柱平面面积(i

5、n)；筑物中点坐标，建筑物中点y坐标，煤的质量密m——煤层厚度(m)；度，煤层厚度)及垂直剖面法作图原理中，计算出各p——煤的质量密度(t／m)；角点A、曰、C、D点坐标和压煤量。——煤层倾角。垂线法编程思路：垂线法留设保护煤柱，就是用解析方法留设保利用已知数据(点数，逻辑变量，煤层倾向角，下护煤柱。先作受护面积边界的垂线，利用公式计算山移动角，走向移动角，上山移动角，地面标高，各角垂线的长度，再在平面图上量出垂线长度，从而确定点标高，受护面积边界与煤层走向所夹的锐角，松散保护煤柱边界。层厚度)及垂线法计算公式得到各垂线长。垂线法设计步骤如下：经验证，软件自动

6、划分的保护煤柱和手工划分(1)确定受护面积边界的保护煤柱完全一致，从侧面验证了软件的可靠性。(2)确定松散层保护边界2基于移动变形预计的保护煤柱留设研究=hcota式中：s——松散层保护边界宽度(m)；“三下”采煤规程中规定的垂直剖面法和垂线^——松散层厚度(m)；法，主要原理为利用边界角、移动角基于几何原理进——松散层移动角。行保护煤柱划分。但仅采用单一的垂直剖面法和垂(3)确定保护煤柱边界线法进行保护煤柱留设，其可靠性容易受角量参数(Hi—h)c0误差的影响，缺乏独立的可靠性检核条件。g—1+cotfl'—cos0tanot基于概率积分法预计留设保护煤柱虽

7、然为“三(Hi-h)coty'z=下”采煤规程中非指定建构筑物保安煤柱留设方法，但由于其采用另一套和边界角、移动角无关的概率(向上山方向垂线长度为g，向下山方向垂线长积分参数和成熟的理论预计模型，因而基于概率积度为Z)分法预计留设保护煤柱可作为垂直剖面法和垂线法式中：；——地表个点埋藏深度(m)；留设保护煤柱安全性的验证检核条件。矗——松散层厚度(m)；2．1预计模型参数体系选取JB、7——斜交剖面下山移动角和上山移动角；由于该矿井目尚未有地表移动观测站成果，概——煤层倾角；率积分法模型参数仅能采用类似经验法进行选取。——受护面积边界与煤层走向所交的锐角。根据

8、淮南矿区淮南潘谢矿井地表移动观测站综合