煤業(yè)保護(hù)煤柱留設(shè)探討范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了煤業(yè)保護(hù)煤柱留設(shè)探討參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：根據(jù)山區(qū)開采沉陷結(jié)合山區(qū)地表移動(dòng)觀測資料，對(duì)目前億欣煤業(yè)地面建筑物保護(hù)煤柱留設(shè)中不完善的部分提出建議，以期促進(jìn)相關(guān)工作的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：保護(hù)煤柱；山區(qū)地面建筑物；移動(dòng)角

0引言

隨著煤礦事業(yè)的發(fā)展，煤炭開采與周邊建筑物的保護(hù)問題越來越明顯。長期以來有關(guān)地面建筑物保護(hù)的問題，主要的研究對(duì)象多數(shù)為平地，但是在中國大約有1/3的煤礦位于山區(qū)。山西省作為中國的煤炭生產(chǎn)基地，幾乎所有煤礦都位于山區(qū)，在山區(qū)有很多鐵路、公路、隧道、橋梁、高壓線塔等重要的建構(gòu)筑物。為了保護(hù)山區(qū)地面建筑物及其他保護(hù)對(duì)象免受煤炭開采的影響，充分合理地開采煤炭資源，必須針對(duì)山區(qū)煤礦地形特點(diǎn)合理確定保護(hù)煤柱留設(shè)參數(shù)。如果照搬平地保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)方法和參數(shù)，必然會(huì)使山區(qū)一些需要保護(hù)的對(duì)象得不到應(yīng)有的保護(hù)，更有可能因?yàn)榱粼O(shè)范圍過大而造成煤炭資源的巨大浪費(fèi)。

1研究目的與意義

1.1山區(qū)保護(hù)煤柱留設(shè)規(guī)定

山區(qū)移動(dòng)范圍及移動(dòng)角與平地有明顯區(qū)別，《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》[1]規(guī)定：“在設(shè)計(jì)山區(qū)煤柱時(shí)，建筑物上坡方向移動(dòng)角應(yīng)減小15°~25°，建筑物下坡方向移動(dòng)角應(yīng)減小5°~10°。”2000年版《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》[2]在原規(guī)程的基礎(chǔ)上作了修正：“當(dāng)保護(hù)煤柱受護(hù)邊界至煤柱邊界范圍內(nèi)地表傾角大于15°時(shí)，應(yīng)采用本礦區(qū)求得的山區(qū)移動(dòng)角留設(shè)保護(hù)煤柱。如無本礦區(qū)實(shí)測資料而采用平地移動(dòng)角留設(shè)保護(hù)煤柱時(shí)，建筑物上坡方向移動(dòng)角應(yīng)減小5°~10°，下坡方向移動(dòng)角應(yīng)減小2°~3°。”然而這個(gè)只是理論和原則性的規(guī)定，實(shí)際上當(dāng)?shù)乇韮A角大于5°~10°時(shí)，井下采動(dòng)有可能造成地表滑移。由于山區(qū)采動(dòng)滑移的影響，山區(qū)基巖移動(dòng)角不僅與上、下坡方向采動(dòng)有關(guān)，還與煤炭開采深度有一定關(guān)系，為了更加合理地留設(shè)保護(hù)煤柱，需要有一套合理的方法和理論[3]。

1.2億欣煤業(yè)保護(hù)煤柱現(xiàn)狀

2010年12月份由北京圓之翰煤炭工程設(shè)計(jì)有限公司億欣煤業(yè)做了礦井初步設(shè)計(jì)說明書，初步設(shè)計(jì)中將工業(yè)場地、風(fēng)井場地、鐵路、公路等重要建筑物按照一級(jí)建筑物進(jìn)行保護(hù)，維護(hù)帶取值為20m，并且按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，安全煤柱的巖層移動(dòng)角：表土段45°、基巖段72°，結(jié)合巖層厚度進(jìn)行計(jì)算留設(shè)。2017年2月，億欣煤業(yè)委托河南理工大學(xué)校辦產(chǎn)業(yè)總公司給億欣煤業(yè)XV1309綜采工作面設(shè)計(jì)地表巖移觀測站，預(yù)計(jì)2018年6月份提交成果報(bào)告。本文根據(jù)億欣煤業(yè)地面的地形特點(diǎn)，并根據(jù)以往煤礦保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為億欣煤業(yè)地面建筑物保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)提出一些建議，并結(jié)合XV1309綜采工作面得出的成果參數(shù)合理設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱。

2礦井概況

山西晉煤集團(tuán)晉圣億欣煤業(yè)有限公司井田位于沁水縣城以西方向約10km，沁水縣龍港鎮(zhèn)杏峪、堯都及中村鎮(zhèn)宋莊一帶。該礦井田位于太行山脈南段西麓，沁水煤田的南部邊緣，中條隆起的北東部延伸端，地貌劃屬為剝蝕中山區(qū)、溝谷縱橫發(fā)育。井田內(nèi)地勢變化大，地形總體呈西高東低、南北高中部低，海拔最高點(diǎn)在井田西南部山頭，標(biāo)高1524.52m，最低點(diǎn)在井田東部杏峪河谷中，標(biāo)高1010m，相對(duì)高差514.52m左右，地形條件非常復(fù)雜。

3山區(qū)保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)分析

3.1表土層移動(dòng)角和維護(hù)帶取值表土層（松散層）移動(dòng)角均為45°，維護(hù)帶為20m。表1為建筑物和構(gòu)筑物的保護(hù)等級(jí)和維護(hù)帶寬度。建筑物和構(gòu)筑物的保護(hù)等級(jí)和維護(hù)帶寬度3.2移動(dòng)角的選擇陽泉礦區(qū)在1962年以前使用類比法對(duì)地面建筑物進(jìn)行保護(hù)煤柱留設(shè)，采用的角度分別為δ=γ=75°，β=75°～0.6α（δ、γ、β分別為煤層走向、上山移動(dòng)角和下山移動(dòng)角，α為煤層傾角）。采用這種方法設(shè)計(jì)的保護(hù)煤柱往往對(duì)建筑物不能起到應(yīng)有的保護(hù)作用，陽煤四礦的風(fēng)井與風(fēng)井機(jī)房曾按照一級(jí)保護(hù)對(duì)象設(shè)計(jì)，由于下坡方向保護(hù)煤柱外的工作面開采，引起風(fēng)機(jī)房和井筒地面滑移，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)房和井筒報(bào)廢。之后該礦區(qū)在分析地表移動(dòng)觀測站的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，求得本礦區(qū)的移動(dòng)角為：當(dāng)α<10°時(shí)，δ=γ=β=72°；當(dāng)α≥10°時(shí)，δ=γ=72°，β=75°～0.8α。上述移動(dòng)角雖然比之前采用的移動(dòng)角減小了3°，但是從建筑物實(shí)際的保護(hù)效果來看，大部分保護(hù)對(duì)象仍遭到不同程度的損壞，破壞較為嚴(yán)重的有二礦的大、小南溝村，基本上都受到了來自遠(yuǎn)離保護(hù)煤柱邊界外的上坡方向工作面開采的影響。隨后，該礦區(qū)重新對(duì)地表移動(dòng)觀測站的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。當(dāng)α<5°時(shí)，δ=γ=β=72°；當(dāng)α≥5°時(shí)，δ=γ=72°，β=72°～0.5α。求得了采動(dòng)滑移角的平均值，上坡方向滑移角65°、下坡方向滑移角52°。但是如果使用上述滑移角留設(shè)保護(hù)煤柱，雖然保護(hù)范圍足夠大，但是礦井煤炭資源損失過大，使用基巖移動(dòng)角為72°設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱只是山區(qū)規(guī)則沉陷區(qū)取得的平均角。實(shí)踐證明，由于山區(qū)采動(dòng)地表存在附加滑移變形，使山區(qū)規(guī)則下沉盆地邊緣出現(xiàn)不規(guī)則的移動(dòng)變形，從而增大了山區(qū)移動(dòng)范圍。

4保護(hù)煤柱對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響

現(xiàn)以移動(dòng)角72°為基礎(chǔ)，參考范圍為5°，并以億欣煤業(yè)鉆孔ZK5-1為例進(jìn)行保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)，通過角度的變化來分析合理的移動(dòng)角選取對(duì)礦井經(jīng)濟(jì)效益的影響。鉆孔ZK5-1，表土層9.5m，地表距離十五號(hào)煤地板273m，維護(hù)帶20m；當(dāng)移動(dòng)角為72°時(shí)，受護(hù)建筑物至受護(hù)邊界的距離為115.1m；當(dāng)移動(dòng)角減小5°（68°）后，受護(hù)建筑物至受護(hù)邊界的距離為136m。5°的差距帶來的是20.9m的煤柱，以XV1309綜采工作面為例來計(jì)算，20.9×195.4×2.7×1.51=16649t，以1t煤400元為例來計(jì)算，16649×400=6659600元，則20.9m的煤柱創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益約為6.659×106元。

5結(jié)語

合理留設(shè)保護(hù)煤柱不僅能夠有效保護(hù)地面重要建筑物免受損害，還能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。煤炭資源是不可再生能源，雖然不能以開采煤炭資源為借口去破壞地面的各種建筑，但是更不能因?yàn)槊褐粼O(shè)過大而浪費(fèi)煤炭資源。針對(duì)地面的主要鐵路、高速公路及隧道提出針對(duì)性的保護(hù)煤柱參數(shù)，希望河南理工大學(xué)校辦產(chǎn)業(yè)總公司的報(bào)告中能夠針對(duì)億欣煤業(yè)地面山區(qū)地形復(fù)雜的情況提出本礦區(qū)山區(qū)保護(hù)煤柱的留設(shè)參數(shù)范圍。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國煤炭工業(yè)部.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1986.

［2］國家煤炭工業(yè)局.建筑物、水體建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

［3］煤炭科學(xué)院唐山分院，陽泉礦務(wù)局.陽泉村莊下采煤的試驗(yàn)研究報(bào)告［R］.蘇州：中國測繪學(xué)會(huì)，1986.

作者：王繼強(qiáng) 單位：山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司晉圣億欣煤業(yè)