保安煤柱计算报告.doc

保安煤柱计算报告 一、 计算方法 垂线法。 二、 计算原理 图1垂线法设计保安煤柱 2.1确定受护范围的保护等级 为了抵消在留设保护煤柱时所用参数的误差引起煤柱尺寸的不足以及由于地质采矿条件和井上下位置关系确定得不准确而造成的保护煤柱尺寸和位置的误差，对于受护地物边界要留设一定的维护带宽度，根据相关规定，地物的保护的维护带宽度由受护对象的保护级别确定，其关系式为fx25-5x；x1,2,3,4是表示受护边界的保护级别，fx为受护边界的宽度，单位为米；因此要确定受护边界首先要确定受护建筑物或构筑物的级别，以此为依据来确定维护带宽度。 2.2计算维护带角点坐标 要计算维护带角点坐标值首先把整个受护边界看成是一个闭合的环，计算各个边的方位角，每个边的方位角根据组成这个边的两个角点的坐标来反算求得，除了最后一个边的方位角由最后一个点的坐标和第一个点的坐标来求得外，其它的边的方位角都由这个点的前后点的坐标来计算。然后根据各个边的方位角和受护范围的角点坐标来计算维护带角点的坐标，如图1所示ai’,ai,ai”，为受护对象边界上的三个点，根据这些点的坐标可以计算边的方位角fji,fji-1,Aji为受护边界的角点坐标，首先从ai向受护边界做垂线，垂足为A’ji和A”ji，先根据公式（1）－（4）来计算这两个点的坐标 图2维护带边界图 YA’jiYAissinfji-900（1） XA’jiXAiscosfji-900（2） YA”jiYAissinfji-900（3） XA”jiXAiscosfji-900（4） 式中j用来区别不同的煤层，i用来区分受护范围、维护带范围等不同的角点。利用这两个角点坐标和其相邻的边的方位角根据公式5－8来计算参数Cji， CjiYA’ji-tgfjiXA’ji（5） Cji-1YA”ji-tgfji-1XA”ji（6） XAji Cji-1-Ci/tgfji-tgji-1 7 YAjitgfjiXAjiCji 8 2.3计算基岩上保护范围角点坐标 计算基岩层上方表土层厚度变化不大时，通常取其平均值。表土层移动角φ在各方向上是一致的，若取表土层平均厚为h，则基岩层上保护范围相对围护带平行外移量Shctgφ范围角点坐标计算如同围护带角点坐标计算。当受护范围大且表土层厚度变化较大时，要根据围护带处表土层的平均厚度hi计算各边的外移量Sihictgφ。 2.4计算保护煤柱角点坐标 2.4.1 煤层接近水平条件下计算保护煤柱的角点坐标 在近水平煤层条件下，岩层移动角α,β,γ三者相差不大，即αβγ。煤层的倾向倾角对煤柱线相对基岩层上保护范围线外移量的影响，不会关系到煤柱设计精度的要求，故外移量LjiHji-hctgδ，其中Hji表示每层煤煤层平均赋存深度，h表示平均表土层厚度。若是表土层厚度变化较大时，煤柱角点坐标计算方法同基岩层上保护范围角点坐标，外移量LjiHji-hictgδ，根据Lji采用计算围护带角点坐标的方法便可计算出各个煤层保护煤柱角点的坐标。 2.4.2 煤层倾斜条件下计算煤柱的角点坐标 首先要计算煤层相对于基岩面上保护线外移量，因为煤层倾斜，基岩层上保护范围角点到保护范围各个角点置各个层煤垂深不同，hji’Hji-hi；Hji表示第j层煤角点处煤层垂深，由煤层底板等高线图和地形图上内插求标高差取得，hi为表土层的平均厚度，然后利用h’[j][i]计算煤柱线相对于基岩面保护范围的外移量qji，lji，其中qji是上山外移量，lji是下山外移量，利用公式9－（10）可以计算出外移量 qjihji’ctgβ’/1ctgβ’tgαjcosθji 9 ljih’jictgγ’/1-ctgγ’tgαjcosθji 10 θji各保护边界于煤层走向之间所夹锐角； β斜向上山移动角； γ斜向下山移动角； αj煤层倾角 斜向移动角计算公式（11）－（12）如下 （11） （12） 式中δ 岩层走向方向移动角。 基岩面上各个角点沿相邻保护线2个垂直方向的外移量是不同的，其计算公式也可能不一样。如图5所示ji-1, ji, ji1为基岩面上的3个角点，ji点相邻两条线方位为fi,fj-1,两垂线方位分别为fjwifji-900,fjwi-1fji-1-900。先计算方向外移量，当fjwi与qx方向夹角小于900时为下山，大于900时为上山，分别按lji , qji计算公式计算外移量。当fjwi与qx方向夹角为900时为走向方向，外移量wy’jih’ji ctgδ，当fjwi与qx方向夹角为1800和00时为倾向走向，00时外移量为wy’jih’ji ctgγ，1800时外移量为wy’jih’ji ctgβ为，同理fji-1 也是这样求得。根据角点坐标计算出外移量和各个边的方位就可以计算坐标g’ji和g”ji，利用两直线求交点的方法就可以求出各个煤层的保护煤柱角点坐标，公式（13）－（18）是整个计算过程。 图5 倾斜煤层下基岩面上保护外移量 KjiGYj”i1-GYj’i/GXj”i1-GXj’i 13 Kji-1GYj”i-GYj’i-1/GXj”i-GXj’i-1 14 CjiGYj’i -Kji GXj’I 15 Cji-1GYj”i-Kji-1GXj”I 16 GXjiCji-1-Cji/Kji-Kji-1 17 GYjiKjiGXjiCji 18 2.5计算各层保护煤柱的面积、压煤量 每一层煤柱角点坐标算出后，便可利用公式（19）－（20）计算煤柱面积和压煤量 SjiXji1-Xji Yji1Yji/2.0（19） Sj|Sj1Sj2Sji|（20） 若是倾斜煤层，则根据煤层倾角αj计算压煤面积SCjSj/cosαj，再根据煤厚和煤容重便可以计算每一层煤的保护煤柱的面积、压煤量和总的压煤量。 三、 数据及计算结果 在本次计算中，要保护区域各点平面坐标见表1 表1 受保护区域各点平面坐标 序号 X（GY） Y（GX） 1 39462778.801061 3754610.999934 120 2 39463329.501061 3754738.999934 120 3 39463470.001061 3754771.999934 120 4 39463748.701061 3754836.499934 120 5 39463790.001061 3755295.999934 120 6 39463698.001061 3755463.999934 120 7 39463576.801061 3755687.299934 120 8 39463528.001061 3755694.999934 120 9 39462694.601061 3755828.699934 120 受护范围级别为一级 地面水平为m 参与计算的煤层层数为1层 各个煤层的基本参数见表2 表2 各个煤层的基本参数 煤层名称 煤层厚度 （m） 煤层倾角 （） 煤层倾向 上山移动角 下山移动角 松散层移动角 松散层厚度 m 岩层走向移动角 煤层容重 t/m3 2.5 15 180 80 70 45 15 75 1.3 各点煤层底板标高坐标见表3 表3 各点煤层底板坐标 煤层名称 点序号 底板标高 1 120 2 120 3 120 4 120 5 120 6 120 7 120 8 120 9 120 经过计算，各个煤层保安煤柱的角点坐标见表4 表4 各个煤层保安煤柱的角点坐标 煤层名称 点序号 X（GY） Y（GX） 1 39462759.695089 3754583.570425 2 39463333.909777 3754717.035978 3 39463474.400677 3754750.033841 4 39463768.139742 3754818.014356 5 39463811.56139 3755301.119623 6 39463716.201017 3755475.255956 7 39463589.905045 3755707.944821 8 39463531.031839 3755717.234241 9 39462671.774158 3755855.082515 各个煤层的压煤面积和压煤量见表5 表5 各个煤层的压煤面积和压煤量 煤层名称 压煤面积（m2） 压煤量（吨） 1109007.166749 3964700.621128 总压煤量为3964700.621128吨。