基于影响椭圆法的保护煤柱留设及其系统实现.pdf

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1、第1期矿山测量NO．12013年2月MINESURVEYINGFeb．2013doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2013．01．022基于影响椭圆法的保护煤柱留设及其系统实现术代巨鹏，陈祖玺，汤伏全(1．陕西省煤田地质局物探测量队，陕西西安710054；2．西安科技大学测绘科学与技术学院，陕西西安710054)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AutoCAD平台上进行二次开发，构建了保护煤柱自动设计系统。以移动角参数为依据采用几何方法确定影响椭圆的半轴长度，利用AutoCAD二次开发，实现了影

2、响椭圆半轴长度的自动计算及保护煤柱留设的计算机自动绘图。在此基础上，应用所开发的系统进行工程保护煤柱设计，验证了系统的可行性。关键词：AutoCAD二次开发；保护煤柱设计；影响椭圆中图分类号：TD325．3文献标识码：B文章编号：1001—358X(2013)01—0064—03倾角来确定。1开采影响椭圆及其半轴长度的确定1．2影响椭圆半轴长度的确定1．1影响椭圆的概念在留设建筑物保护煤柱时，需考虑表土层厚度矿区建筑物保护煤柱留设的常用方法有垂直剖及表土移动角参数。本文根据表土层厚度是否均匀面法、垂线法和数字标高投影法等，其应用上都分两种情况讨论影响椭圆

3、半轴长度的确定方法。存在一定的局限性。例如，垂直剖面法要求受护边1．2．1表土层厚度均匀的情况界平行于煤层走向或者倾向；垂线法和数字标高投多数情况下的保护煤柱留设并不考虑表土层厚影法的原理和计算过程较复杂。度的变化。假定受护区域地势平坦，表土层厚度均根据开采沉陷理论，在倾斜煤层条件下，引起任匀，任意地表点i处表土层厚度为，采深为日；。煤意地表点产生移动的地下开采范围可视为椭圆形区层倾角为OL，表土层及基岩沿下山、上山和走向方向域。该椭圆由两个不同半轴长度的半椭圆组成。的移动角分别为O／，，，6。该点处影响椭圆沿下据此，引起地表点产生临界变形值的地下开采区

4、边山、上山和走向方向的半轴长度分别为RRj和界，同样可视为椭圆形态，在该椭圆以外的煤层开采R则过i点沿煤层走向和倾向作垂直剖面，如图后，将使该地表点达到临界变形值。本文将此椭2圆称为影响椭圆，如图1。lh¨向-ta走向剖面b倾向剖面图2表土层厚度均匀时影响椭圆半轴长度计算图下山1．根据图2的几何关系j，影响椭圆的半轴长度图1开采影响椭圆在图1中，任意地表点A处的影响椭圆由下山按下式(1)确定：和上山方向两个半椭圆组成。其下山、上山和走向二!垦+。g。：—slnI—a)方向的半轴长度R，R和R。之值随地质条件改变而变化，可由相应的移动角参数及开采深度和煤层

5、=坠—]CO$~—cosatgR3i=(Hi—h)ct+hctg~p(1)}基金项目：陕西省教育厅专项基金项目(12JK0800)1．2．2表土层厚度变化较大的情况64第1期代巨鹏等：基于影响椭圆法的保护煤柱留设及其系统实现假定受护区域地势平坦，表土层厚度随基岩面运行，提供具有AutoCAD智能的、快速的编程环起伏而变化，基岩面和煤层倾角均为a，倾向一致。境。设地表点i处表土层厚度为h，，采深为日。表土层3．2程序设计的基本思路与流程及基岩下山、上山和走向方向的移动角分别为，卢，(1)首先利用AutoCAD来获取用户的参数，输y和6；该点处影响椭圆沿下山

6、、上山和走向方向的入并分别存储于设定的变量中。半轴长度分别为R；和过点沿煤层走向和(2)自动提取由角点组成的多边形或者让用户倾向的垂直剖面，如图3。手动选择角点，自动根据等高线提取各角点的地面高程，如果没有等高线会让用户输入各角点的的地面高程，并分别存储于设定的变量中。(3)根据以上参数计算各个角点的椭圆半轴，并利用AutoCAD相应的函数绘制椭圆，为以后程序的．使用，同样存储于设定的变量中。RI(4)寻找近似切点，分别画出两个相邻椭圆的外走向剖面b倾向剖面公切线，并进行错误检查，如对于画在椭圆的内公切图3表土层厚度不均匀时影响椭圆半轴长度计算简图线或者

7、不是切点的所画的直线进行处理。根据图3的几何关系，影响椭圆的半轴长度按(5)计算图形面积，并计算压煤量下式(2)确定(6)输出数据到word中，方便提交数据。[Hi—hi)cosTcosahicosq~cosan3．3程序问题分析—_____+丽(1)如何判断内、外公切线[Hi—hi)COcosahicosgocosan如图5所示，顺逆时针最后得到的外公切线的zi—厂而位置是不一样的，而影响椭圆法要求的是在外侧的R3i=(日i—hi)ctg8+hictg(2)外公切线，可见判断顺逆时针的重要性。2影响椭圆法留设保护煤柱的基本原理可以通过数学的向量叉积来判

8、断，选择相邻三设地面受保护区域任一边界线P。它与煤层个角点来判断这三点是顺时针还