垂直剖面法保护煤柱设计的解析模型.PDF

　第３３卷第３期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３３　Ｎｏ．３　 　２００８年 ３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｍａｒ．　 ２００８　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２００８）０３－０２５６－０３ 垂直剖面法保护煤柱设计的解析模型 魏峰远，陈俊杰，邹友峰 （河南理工大学 测绘学院，河南 焦作　４５４０００） 摘　要：分析了现有图解法保护煤柱设计方法的缺点，按照垂直剖面法保护煤柱设计的基本原 理，建立了相应的解析数学模型，通过详细的公式推导，最终给出了保护煤柱角点坐标的具体计 算公式和相应压煤量的计算公式，实现了保护煤柱留设尺寸的精确计算，提高了保护煤柱设计的 精度，利用Ｍａｔｌａｂ实现了保护煤柱设计的自动化和可视化，并通过实例验证了模型的正确性． 关键词：垂直剖面法；保护煤柱；解析模型 中图分类号：ＴＤ８２２３　　　文献标识码：Ａ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｄｅｓｉｇｎｆｏｒｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ ＷＥＩＦｅｎｇｙｕａｎ，ＣＨＥＮＪｕｎｊｉｅ，ＺＯＵＹｏｕｆｅｎｇ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｓｉｓｅｄｔｈｅｆｌａｗｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｇｒａｐｈｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔｃｏａｌｐｉｌｌａｒｄｅｓｉｇｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｍｏｔｈｅｄｐｒｏｔｅｃｔｓｃｏａｌｐｉｌｌａｒｄｅｓｉｇｎ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｎａｌｙｔｉｃａｌｍａｔｈｅ ｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ，ｓｅｔｕｐｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｗｈｉｃｈｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓａｎｄｍｉｎｅａｍｏｕｎｔｏｆｐｒｏｔｅｃｔｓｃｏａｌｐｉｌｌａｒ，ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅａｃｃｕｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｃｏａｌｐｉｌｌａｒｄｅｓｉｇｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｐｏｗｅｒｆｕｌｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆ Ｍａｔｌａｂ，ａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｃｏａｌｐｉｌｌａｒｄｅｓｉｇｎｂｙｐｒｏｇｒａｍ．Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙ ｗａｓｂｅｅｎｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙａｎｅｘａｍｐｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒ；ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ 　　由于煤矿地下开采活动常引起岩层与地表移动，从而造成位于其影响范围内的地表上构筑物遭受不同 程度的破坏．为了保护地表重要构筑物，原国家煤炭工业局制定的 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤 柱留设与压煤开采规程》中规定，对地面建 （构）筑物，应以危险移动变形值指标为主要依据留设保护 ［１］ 煤柱 ．目前，留设保护煤柱的方法仍采用常用垂直剖面法、垂线法和数字标高投影法，其中以垂直剖 ［１～４］ ［５，６］ ［７］ 面法最为常用 ．但这些方法实质上都是图解法，不仅作图复杂，而且精度较差 ．柴华彬 提出了 ［８］ 条带开采中含弱面的煤柱尺寸设计的方法；陈俊杰等 在基于保护地面一点的原理基础上，提出了似椭 ［９］ 圆法留设保护煤柱及精度分析方法，但这种方法的实质仍然采用了图解法的过程；谈生荣等 在 《保护 煤柱计算方法的探讨》一文中，给出了保