不规则建筑群确定压覆煤炭资源范围研究

2017-03-13 00:34牛兴丽李静静梁国华

河北地质 2017年4期

牛兴丽李静静梁国华

(河北省地矿局第二地质大队唐山 063000)

合理开采和利用煤炭资源，提高煤炭资源回收率，保护受开采影响区域内的建筑物、水体、铁路、主要井巷和保证矿井开采免受水体的威胁，是我国煤炭工业的重要技术研究方向。如何在既保护地表对象的同时，又可以最大限度的采出煤炭资源，也是目前研究的一项难题。

一般建筑物煤柱留设方法主要有垂直剖面法、垂线法、数字标高投影法等。本文利用垂直剖面法来确定不规则建筑群压覆范围，对建筑物煤柱留设方法进行了研究，并由一般的建筑物煤柱留设扩展到不规则建筑群煤柱留设。

1 垂直剖面法保护煤柱留设

1.1 垂直剖面法保护煤柱留设的基本原理

留设保护煤柱的实质就是根据已掌握的地表移动变形规律，在煤层层面上圈定一个保护煤柱的边界，回采仅在该边界之外进行，使开采造成的影响不波及到需要保护的范围。

在平面图上通过受护对象角点作矩形，使矩形各边分别平行于煤层倾斜方向和走向方向，在矩形四周做围护带，该围护带外边界即为受护面积边界(图1)。首先在煤层倾斜方向上根据松散层移动角和基岩移动角确定倾斜方向上压覆范围m2n2，然后分别根据m2、n2高程点在煤层走向上确定其对应标高的压覆范围q3k3、q2k2，在平面图上以Ⅰ-Ⅰ为基准线将q3k3、q2k2投影到平面图上得到压覆范围。

1.2 垂直剖面法保护煤柱留设举例

本文以唐山市空港城规划区稍作修整作为不规则建筑群的边界，以开平煤田东欢坨矿区部分剖面稍作修整作为本文的示例剖面。根据垂直剖面法，对不规则建筑群1～10点在平面图上通过受护对象角点做分别平行于煤层倾斜方向和走向方向的矩形，在矩形四周做围护带，得到图2中虚线范围内的受护面积。

煤层倾斜方向上得到受护边界与各剖面线的交点a0、b0、c0、80，在剖面图上分别根据松散层移动角、基岩移动角得出平面图上的a0′、b0′、c0′、80′。

煤层走向方向上的8、10点，在走向剖面图上根据松散层移动角、走向基岩移动角得出平面图上80″、100″(由于本文截取部分图件，故100″无法显示)。

2 不规则建筑群保护煤柱留设

2.1 不规则建筑群分割方法

随着城市的不断扩建，大范围不规则建筑物如果利用此法会出现圈定范围过大，造成矿产资源无法最大限度的开采。鉴于上述问题本文对不规则建筑群进行了分割处理，垂直剖面法对于小面积建筑物实用性较好，目的是在保护地表建筑物的同时可以最大限度的减少地下资源浪费。

由于是大范围的建筑群，故煤层的走向存在不唯一性，剖面线的方向及煤层走向会发生变化，本文以两条剖面线的角平分线(辅助线)为基准，将其进行分割，得到不同的分割块段。在平面图上根据各分块的受护对象交点做分别平行于煤层倾斜方向与走向方向的矩形，并在矩形四周做围护带，得到各分块的受护面积，并根据松散层移动角、基岩移动角在各自倾斜及走向方向上确定其压覆范围。

2.2 不规则建筑群分割方法举例

将不规则建筑群根据两条剖面线的角平分线(辅1、辅2)分割为块1、块2、块3。过点1、3、5分别做平行于煤层走向的直线，与剖面线及辅助线得到交点；在块1、块3中过走向方向上的最远点分别做平行于1-1′线、3-3′线的直线。依次连接三个块段圈定的外部边界线，以外部边界线在周围做围护带得到总的受护面积(图3)。