保安矿柱,指为保护地表地貌、 地面建筑、构筑物和主要井巷,分隔矿田、井田、含水层、火区及破碎带等而留下不采或暂时不采的部分矿体。
保护带
新建矿山的各类建筑物和构筑物应布置在矿体开采后的最终移动境界之外,其边缘与地表移动境界线之间应留一条保护带。保护带的宽度应根据地表保护 物的保护等级而定。中国规定:I级保护的保护带宽度为20m;II级保护为15m;III级保护为10m。由于地质 勘探所圈定的矿体位置和矿体形状与实际开采后的情况可能有误差,因此用类比法选取的移动角圈定地表移动范围时,应考虑5度左右的误差值。
作用
为使受地下开采影响的地面建筑物、构筑物不遭损害,留保安矿柱保护是一种比较可靠的方法,但要丢失一部分矿产资源,因此留保安矿柱一般只用于小范围内的重要建筑物或构筑物的保护,以及开采贫矿、薄矿体或浅部矿体时的地表保护。
设计方法
在特殊条件下,当不适宜把主要开拓巷道布置在岩石移动范围之外时,或者对已投产的矿井,因为在井筒附近发现新矿体、矿体向下延伸使得井筒落入岩石移动范围之内时,为了保护井筒及其建筑物,需要设置保安矿柱。
保安矿柱是在井筒周围留下一部分暂不开采的矿体,其范围为按岩石移动角β、γ、δ用作图法圈定之,其步骤如下。
(1)在平面图上(如图1:作图法设计保安矿柱所示),过井筒中心作垂直矿层走向的剖面Ⅰ-Ⅱ。在该剖面图上,从井筒两侧的受护范围边界起,自上而下按各岩层的移动角逐层画出其移动线,直到与矿层的顶、底板线相交,得A、B、C、D四点。则A-B-D-C-A即为在剖面Ⅰ-Ⅱ上的保安矿柱边界。在画岩石移动边界线时,对位于采空区下端的移动线用β角,上端的用γ角。
(2)将点A、B、C、D投影到平面图的Ⅰ-Ⅰ线上,得A′、B′、C′、D′四点。设矿层形状规则,则过这四点分别作平行走向的四条线,便得到保安矿柱顶、底板沿走向的边界线在平面图上的投影。
(3)在平面图上,过井筒中心和受保护范围边界线,作平行矿层走向的阶梯形剖面Ⅱ-Ⅱ。在该剖面图上由上而下按δ角逐层画出岩石移动边界线,与矿层顶、底板线相交于M、K、G、H四点。将这些点投影到平面图的Ⅱ-Ⅱ线上,得M′、K′、G′、H′四点。因设矿层规则,保安矿柱平面投影图以Ⅰ-Ⅰ线为对称轴,故可分别求得M″、K″、G″、H″四点,连接H′K″、G′M″、G″M′、H″K′得四条直线,将其延长,便得到保安矿柱顶、底板沿倾斜方向的边界线在平面图上的投影。
(4)在平面图上,分别将保安矿柱顶、底板边界的投影线延长相交,便得到保安矿柱图形的平面投影图。