角的讨论
=0 = 为下山移动角；=为上山移动角 =90，=，= 为走向移动角
5-3
建筑物下采煤的井下开采技术措施
建筑物下采煤的目的： 采出煤炭资源 尽可能地减少建筑物受损害的程度。 规程规定的建筑物压煤容许开采的条件 井下采取开采技术措施 地面对建筑物要采取加固维修措施。
水平移动
均匀水平移动对建筑物本身不会产生破坏 但影响管线 实际是非均匀的
倾斜
使建筑物重心偏移，增加了 附加力，影响稳定性。 危害程度与建筑物高度成正 比。 烟囱、水塔、电杆 一般平房影响不大。
曲率
平面曲面，在正负曲率作用下，应力重新分布 平面状态：建筑物的作用力和地基的反作用力平衡
正曲率建筑物顶部开裂 负曲率建筑物底部开裂
砖混结构建筑物破坏等级（＜20m)
破坏 等级 Ⅰ Ⅱ 倾斜 mm/m ≤3.0 ≤6.0 水平变形 处理方式 曲率 mm/m -3 10 /m ≤0.2 ≤0.4 ≤2.0 ≤4.0
不修
小修
Ⅲ
Ⅳ
≤10.0
＞10.0
≤0.6
＞0.6
≤6.0
＞6.0
中修
大修 重建
A
.
” 0 0
A-A
下沉盆地主剖面上移动角外边界 i=3mm/m，K=0.210-3/m， =2mm/m
“
B
0
B-B
.
A
0
“
B
建筑物的保护等级
保护等级
建筑物名称
明令保护的文物，Ⅰ级火车站，发电厂主厂房， 重要堤坝，采动后可能重大生产、伤亡事故的构 筑物，工业场地等
Ⅰ
Ⅱ
高炉、22万伏高压线铁塔、矿区总变电所、 Ⅱ 级火车站、三层以上住宅，办公楼、医院、剧院、 学校、百贷大楼、电视塔，输水管干线等
Shortwall face（Filled) Shortwall face（Never filled) Shortwall face（Filled) Shortwall face（Never filled)
1 3 2 5 4 7 6
（a）Longwall partial filling
Shortwall face（Filled) Shortwall face（Never filled) Shortwall face（Filled)
m2
Ⅰ Ⅰ
3 -350
Ⅰ Ⅰ A(q 3 ) a a′ Ⅰ m2 m d′ d C(k 3 )
Ⅰ Ⅰ
-300 -200 -350 -250 -150 -100
Ⅰ Ⅰ
q b′
b
B(q 2 )
n n2 c′ k c D(k 2 )
Ⅰ
四、垂线法（计算法）设计保护煤柱
C
计算从 保护边 界所做 的垂线 长度
二、建筑物的破坏等级及允许变形
（1）建筑物的破坏等级
根据建筑物破坏程度对建筑物的破坏进行分级 建筑物的破坏程度取决于： 地表变形大小 本身抵抗变形的能力 砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土 层数、高度、宽高比
一定的建筑物其抵抗变形的能力是一定的，允许变形 也是一定的。 实际变形超过允许变形时，建筑物一定程度破坏，超 过愈多，建筑物破坏愈严重。 砖石结构建筑物破坏等级。
qd
ld
θ d d′ d" θ a" a′ a
γ ′
-200 -300
la
γ ′
2
la
1
-400
A
垂线法设计保护煤柱分析
对于每条线来说，只
qc
2
qc
涉及单独线条的保护
C β ′ B
150
1
c
q
c"
b" b′
b
c′
β ′
b
100
la
有伪倾斜上山方向的 移动角或伪倾斜下山 方向的移动角； 埋深变化，垂线长度 不同
16
水砂充填采煤法
1—行人斜井；2—砂 仓；3—注砂室；4— 斜井；5—地面清水池； 6—注砂管；7—流水 上山；8—流水道； 9—沉淀池；10—排泥 罐；11—水仓；12— 水泵；13—排泥矿车； 14—吸水井；15—排 水管；16—运砂矿车； 17—供水管；18—已 充填的采空区
5
17
4 1
2
2、条带采煤法
煤层划分为若干条带，各条带相间开采，采出条带 采出后，由保留条带支撑上覆岩层重量。 条带采煤法能够有效地减少地表变形，减少地表下 沉量可达8090% 主要缺点是采出率 低，采出率小于 50%，巷道掘进多， 工作面效率低
b
a
条带划分的类型
以条带面推进方向
走向条带 搬家少 稳定性差 倾斜条带 搬家多 稳定性好
C
( H i h) ctg q 1 ctg ' tg cos ' ( H i h) ctg l D 1 ctg ' tg cos
'
qc
2
qc
β ′ B
150
1
c
q
c"
b" b′
b
c′
β ′
b
100
lb
0 -100
5
围护带尺寸取决于建筑物的重要性和破坏后的后果。
毕业设计为保护地面建筑物需留设的煤柱
工业广场煤柱 风井煤柱 铁路煤柱 村庄煤柱
保护煤柱留设参数
1）移动角 岩层（基岩）移动角 、、 松散层移动角 黄土层 风化堆积物 砂层
45 55

h








h



采深不同，煤柱留设宽度不同，采深愈大，煤柱留设宽 度愈大。冲积层愈厚，煤柱留设宽度愈大
①采空区条带充填 ②条带冒落区注浆充填 ③离层区分区隔离充填
地表
surface
Primary key stratum
主关键层
Backfilled body
充填体
采空区条带充填
The two modes partial filling
Filling strip Filling strip Filling strip Longwall face
-50 -100 -150 -200
建筑物受保护面积
地面建筑物本身的面积 建筑物周围增加了围护带后扩展的面积
增加围护带的目的： 抵消留设保护煤柱时移动角的误差 抵消井上下位置关系确定不准确误差
建（构）筑物保护等级与围护带宽度
建筑物保护 等级 Ⅰ Ⅱ III Ⅳ
围护带宽度 (m)
20
15
10
第五章
建筑物下采煤
建筑物下采煤
5-1 地表移动和变形对建筑物的影响
5-2 建筑物保护煤柱设计
5-3 建筑物下采煤技术

5-1 地表移动和变形对建筑物的影响
一、地表移动和变形对建筑物的影响
二、建筑物损坏等级与允许变形
一、地表移动和变形对建筑物的影响 下沉
水平移动
地表沉陷
倾斜
曲率 水平变形
下沉
均匀下沉对建筑物本身不会产生破坏 影响管线：水管、气管、电话线、 电线 水位上升降低了地基的强度，影响建筑物的使用
水平变形
使建筑物受拉或受压 拉伸变形危害最大 [ 拉 ] [ 压 ] 几倍—几十倍 拉伸变形大于1mm/m，砖石 结构出现细小的竖向裂隙。


拉伸变形
压缩变形
压缩变形较大时，墙壁压碎，地板鼓起，围墙褶曲




五项指标对建筑物影响分析
水平变形和曲率对建筑物影响最大
倾斜对高度大、底面积小的建筑物影 响大
建（构）物所在的地表下面潜水位较高，采后因地
表下沉导致建（构）物及其附近地面积水，又不能 自流排泄或采用人工排泄方法经济上不合理的。 重要河（湖、海）堤、库（河）坝、船闸、泄洪闸 、泄水隧道和水电站等大型水工建筑工程。 高速公路、机场跑道。
二、保护煤柱留设原理
在保护对象的下方留一部分煤炭不开采，使其周围的 煤炭开采对保护对象不产生危险性的移动和变形。
（×10000）元/户
5.0
4.0
3.0
2.0
年份（年）
1.0 1990 1992 1994 1996 1998 2000
2002
某矿区1990-2001年采煤村庄搬迁费
某矿区采煤沉陷土地赔偿费与充填成本对比
某矿区村庄搬迁费与充填采煤成本对比
降低充填成本的主要途径
降低充填材料的成本 采用部分充填:
注浆效果 浆液占 采煤量(%) 粉煤灰占 采煤量% 减少下沉(%) 注浆效果 浆液占 采煤量(%) 粉煤灰占 采煤量% 减少下沉(%) 抚顺老虎台 4.87 1.55 56.965.2 开滦唐山 24.59 1.46 8.4 大屯徐庄 60.02 0.95 35 新汶华丰 — — 3.6 兖州东滩 19.26 1.91 54 南桐东林 14 1.32 91
3 6
15
18
7 13 10 9 12 14 11 8
充填成
成 本 费 用
本
用 费 地 土
年份
充填开采的经济核算曲线
（×10000）元/亩
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 1990 1992 1994 1996 1998 2000
年份(年)
2002
某矿区1990-2001年采煤沉陷土地赔偿费
b a
条带采煤法
大同白洞居民村下 徐州 韩桥、徐州沛城城下 枣庄、抚顺 阜新平安矿建筑物下 蛟河矿奶子山镇下 四川南桐隧道下 鹤壁九矿工人村下 峰峰矿区 条带+充填 —0.020.05 条带+垮落 —0.050.15