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矿井通风设施保护煤柱设计

摘 要: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。 

关键词: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。从q、k点以作直线,与基岩面相交于q1、k1。再从q1、k1以基岩移动角作斜线,与煤层交于上部保护边界得q2、k2点,交下部保护边界得q3、k3。 
  3.4 保护煤柱边界的确定 
  在平面图上,过M、N点作平行于煤层走向的直线,将q2、k2和q3、k3分别投影到平面图上,得B、C、D、A,依次连接A、B、C、D各点形成的梯形,即为所求保护煤柱的平面图。 
  4 计算因留设保护煤柱而呆滞的煤量 
  经计算,保护煤柱面积93460m2,呆滞煤量327110t。 
  5 结束语 
  保护煤柱边界确定后,即避免了煤炭资源的浪费,又有效的保护了地面重要设施的安全运转,也为矿井的采面设计提供了技术依据。 
  参考文献 
  [1]2009最新煤矿地质测量大全[M].中国矿业出版社,2009. 

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