开采保护层防治突出措施讲解

开采保护层防治突出措施

1)保护层的确定

(1)保护层的性质

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最简单、最有效、最可靠的区域性防突措施。开采保护层后，保护层上下围岩向采空区移动，采空区上方岩体冒落并形成自然冒落拱，下方岩体向采空区膨胀并形成裂隙，被保护层中弹性潜能得以释放，岩石和被保护层的地应力降低;同时被保护层透气性系数大大增加，有利于抽采瓦斯，降低煤层瓦斯压力;此外还能改变被保护层的物理力学性质，增强煤体抗破坏能力，从而达到防止煤与瓦斯突出的目。

(2)保护层的选择

根据《煤矿安全规程》第一百九十二、一百九十三、一百九十四条之规定，对于有突出危险煤层，应采取开采保护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施;在突出矿井开采煤层群时，应优先选择开采保护层防治突出措施;选择保护层应遵循下列原则：一是优先选择无突出危险煤层作为保护层、矿井所有煤层都有突出危险时应选择危险程度较小的煤层作保护层，二是应优先选择上保护层、选择下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。

根据《盘县毛寨煤矿2#、6#煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，2#、6#煤层为突出煤层。因此，本设计根据该矿井煤层赋存条件及确定的煤层开采顺序(即首先开采2煤层，再开采6煤层)，将首先开采的2煤层作为6煤层的保护层。本矿井开中厚煤层，其中2煤层

平均厚度1.68m，6煤层平均厚度1.6m,,平均层间距27m，符合开采中距离上保护层的条件。

2)保护层作用有效范围的圈定。

(1)保护层与被保护层之间的有效垂距

根据《防治煤与瓦斯突出规定》第46条，保护层的开采厚度等于或小于0.5m、上保护层与突出煤层间距大于50m 或下保护层与突出煤层间距大于80 时，都必须对保护层的保护效果进行检验。检验应在被保护层中掘进巷道时进行，检验方法按照《规定》第53条规定的方法进行。如果各项测定指标都降到该煤层突出危险临界值以下，则认为保护层开采有效;反之，认为无效。

2#煤层与6#煤层层间距在27m左右，保护层与被保护层之间的垂距在有效垂距范围内。

(2)沿走向的保护范围

本设计根据《防治煤与瓦斯突出规定》，在保护层工作面开采结束3个月后，且卸压比较充分，岩层移动基本稳定的情况下，按56o卸压角划定沿走向的保护范围，如插图5-3-2所示。

沿走向方向的保护范围

若保护层采煤工作面停采时间超过3个月、且卸压比较充分，则该保护层采煤工作面对被保护层沿走向的保护范围对应于始采线、采止线及所留煤柱边缘位置的边界线可按卸压角

δ=56°～60°划定，如

5

图D.1所示。

A —保护层；

B —被保护层；

C —煤柱；

D —

采空区；

E —保护范围；

F —始采线、采止线

图D.1 保护层工作面始采线、采止线和煤柱的影响范围

(3)沿倾斜的保护范围

本设计根据《防治煤与瓦斯突出规定》，选取沿工作面倾斜方向上、下方的卸压角分别为δ3=75°、δ4=75°。因此，沿倾斜方向的保护范围，如图5-3-3所示。

D.2 沿倾斜方向的保护范围

保护层工作面沿倾斜方向的保护范围应根据卸压角δ划定，如图

D.2所示。在没有本矿井实测的卸压角时，可参考表D.2的数据。

E E B 5δ 5δ 5δ 5δ 5δ 5δ 5δ 5δ

F F F D D A E E B

C

δ4

δ3

δ

2δ1α

A —保护层；

B —被保护层；

C —保护范围边界线

图D.1 保护层工作面沿倾斜方向的保护范围

表D.2 保护层沿倾斜方向的卸压角 煤层倾角α（o ）

卸 压 角 δ（o ） 1δ 2δ 3δ 4δ 0

80 80 75 75 10

77 83 75 75 20

73 87 75 75 30

69 90 77 70 40

65 90 80 70 50

70 90 80 70 60

72 90 80 70 70

72 90 80 72 80

73 90 78 75 90 75 80 75 8O

图5-3-3 2煤层保护层沿倾斜方向保护边界示意图

3)开采保护层的几个技术问题。

(1)主要巷道布置位置

主要巷道布置在6#煤层底板岩层中，距6#煤层底板法线距离17~27m，在施工过程中，加强巷道导向，防止误穿煤层。

(2)井巷揭穿突出煤层地点的选择

根据经验，井巷揭穿突出煤层的危险性非常大，因此选择揭穿突出煤层的位置非常重要。首先揭煤地点应尽量避开断层、褶皱等地质构造带，其次应尽量选择在受到保护的区域揭穿突出煤层，避开采掘工作面前方的应力集中地带。

本井田内采区巷道揭穿煤层地点为各区段轨道石门和回风石门。揭煤地点应避开地质构造复杂和破碎地带。

(3)在开采保护层应同时抽放被保护层瓦斯

为提高保护层的卸压保护效果，设计考虑了对被保护层瓦斯的卸压抽放措施。抽放钻孔布置参数按瓦斯抽采设计。

(4)保护层的有效保护范围及有关参数的确定

2#煤层作为6#煤层的保护层进行开采后，必须及时绘制保护关系图并按规定程序进行审批。划定保护范围的卸压角必须在实际工作中考察确定，在取得实际考察数据之前，可按《防治煤与瓦斯突出新规定》取值：走向方向卸压角为56°，倾斜方向上、下方的卸压角分别为δ3=75°、δ4=75°。在被保护层中进行采掘时，对保护范围进行效果检验。

(5)保护层的回采工作面与被保护层的掘进工作面超前距离的确定

根据《防治煤与瓦斯突出规定》的规定，为了保证被保护层掘进工作面的安全，保护层回采工作面必须超前被保护层的掘进工作面，其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的两倍，并不得小于30m。

(6)突出煤层中防止在应力集中的影响范围内布置采掘工作面

在井巷距贯通点30m前，只允许其中一个掘进工作面作业，必须停止另一个掘进工作面作业;双巷掘进的，其中一个掘进工作面作业时，必须停止另一个工作面掘进;同区段内，上层煤层回采时，下层煤层不得掘进作业。

(7)开采保护层，一般不留煤柱，留煤柱应采取的措施

保护层中尽可能少留或不留煤柱。采掘过程中所留煤柱必须及时填图。在煤柱影响区进行采掘前，必须首先采取消突措施，并经效果检验有效消除突出危险后方可采取安全防护措施进行作业。在回撤煤柱区内支架时，必须执行“四位一体”的防突措施，防止垮塌诱发突出。

(8)在突出煤层或瓦斯喷出区域掘进工作面的通风方式或局部通风机选择

巷道掘进工作面全部实行独立通风，采用局部扇风机压入式供风，利用矿井主扇全负压回风。达产时全矿共布置2个掘进工作面，每个掘进工作面配备局部通风机2台，1台运行、1台备用。此外每个掘进工作面采用双电源供电，掘进工作面使用的设备满足“三专两闭锁”(专用变压器、专用开关、专用回路，风电闭锁、瓦斯电闭锁)

的要求，双局扇实现自动切换，掘进工作面风筒具有抗静电、阻燃性能。

(9)井巷揭穿突出煤层前通风系统和通风设施及采区上山布置方式选择

在生产过程中，石门揭穿突出煤层前，必须首先形成全负压通风系统。根据《防治煤与瓦斯突出规定》第103条的要求，在突出煤层的石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧，必须设置至少2道牢固可靠的反向风门。风门之间的距离不得小于4m。

反向风门距工作面的距离和反向风门的组数，应当根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定，但反向风门距工作面回风巷不得小于10m，与工作面的最近距离一般不得小于70m，如小于70m 时应设置至少三道反向风门。

反向风门墙垛可用砖、料石或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定，但不得小于0.2m；墙垛厚度不得小于0.8m。在煤巷构筑反向风门时，风门墙体四周必须掏槽，掏槽深度见硬帮硬底后再进入实体煤不小于0.5m。通过反向风门墙垛的风筒、水沟、刮板输送机道等，必须设有逆向隔断装置。

人员进入工作面时必须把反向风门打开、顶牢。工作面放炮和无人时，反向风门必须关闭。不过车的风门，其底坎要求在反向风门关闭后能将其抵牢;过车门的底坎高度以不影响通车为限。每次放炮之前，施工队的班长负责关闭反向风门并用料石或木料等物将反向门支撑好，使反向风门受突出压力时底边有较强的承压能力。在巷道掘进

施工完毕后，应及时撤除反向风门，以完善巷道的畅通性。

本矿井采用走向长壁采煤法，采区内设置有轨道上下山、专用回风上山。上山均布置在煤层底板岩层中，其中回风上山贯通整个采区，严禁一段进风、一段回风。防突工作面回风系统保持畅通，不设控风设施。

(10)其它应注意的问题

本矿井作为保护层开采的2#煤层为突出煤层。在保护层中进行采掘前，必须采取掘进顺层预抽、底板抽采巷预抽、顺层钻孔边采边抽的综合抽放方法;经预抽后，煤层瓦斯含量必须降到8.0m3/t以下或煤层瓦斯压力降到0.74MPa以下，经有资质的单位进行消突效果评估达到消突效果后，方可进行采掘作业。在保护层中进行采掘时，必须采取两个“四位一体”的综合防突措施。

在未开采上覆2#煤层的区域内开采6#煤层时，必须采取掘进预抽、底板抽采巷预抽、顺层钻孔边掘边抽的综合抽放方法;经预抽后，煤层瓦斯含量必须降到8.0m3/t以下或煤层瓦斯压力降到0.74MPa 以下，经有资质的单位进行消突效果评估达到消突效果后，方可进行采掘作业。在煤层中进行采掘时，必须采取两个“四位一体”的综合防突措施。

开采保护层瓦斯抽放措施及安全管理

一、煤与瓦斯突出防治措施

经煤炭科学研究总院鉴定，该矿井为煤与瓦斯突出矿井，因此矿井按突出矿井管理。在生产过程中，随时应注意观察有无瓦斯动力现

象、钻孔顶钻和瓦斯喷出现象，注意观测瓦斯涌出变化情况，采取两个“四位一体”的综合防治煤与瓦斯突出危险的措施。

一）区域综合防突措施：

根据《防治煤与瓦斯突出规定》规定：区域综合防突措施包括下列内容：区域突出危险性预测；区域防突措施；区域措施效果检验；区域验证。

1、区域突出危险性预测

根据《防治煤与瓦斯突出规定》规定区域预测分为：新水平、新采区开拓前的区域预测和新采区开拓完成后的区域预测。经区域预测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的区域视为突出危险区。

区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法。采用煤层瓦斯压力或煤层瓦斯含量作为区域预测指标时，其预测的临界值应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。

2、区域防突措施

区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。

1）防突措施应当优先采用开采保护层，开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。

2）煤层瓦斯可采用的方式有：在采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当按下述所列方式的优先顺序选取，或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。

3、区域措施效果检验

开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验（应符合《防治煤与瓦斯突出规定》第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法，也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。

采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验（应符合《防治煤与瓦斯突出规定》第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法进行措施效果检验。

对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，应当根据经试验考察（应符合本规定第四十二条要求的程序）确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判：可采用残余瓦斯压力指标进行检验，如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料，也可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效；也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验，如果所有实测的指标值均小于表5-3-1中的临界值则为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效。

4、区域验证

在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证，应当采用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。本矿设计采用钻屑瓦斯解吸指标法，使用重庆煤科分院的WTC防突出测定仪。

在煤巷掘进工作面和回采工作面采用钻屑指标法，应当按照下列要求进行：

1）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两次区域验证；

2）工作面每推进10～50m（在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值）至少进行两次区域验证；

3）在构造破坏带连续进行区域验证；

4）在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或者采取超前物探措施，探测地质构造和观察突出预兆。

二）局部综合防突措施：

1、突出危险性预测预报

1）采用钻屑指标法预测采掘工作面的突出危险性,即通过测定最大钻屑量S max和最大钻屑解吸指标K1值,来进行采掘工作面的突出危险性预测预报。

2）由于该矿无煤与瓦斯突出危险性临界的实测资料,参照<防治煤与瓦斯突出规定>,将最大钻屑量S max=6kg∕m和钻屑解吸指标

K1=0.5mL∕g.min1∕2作为预测采掘工作面的突出危险的临界值.当采

掘工作面最大钻屑S max<6kg∕m和最大钻屑解吸指标K1<0.5mL∕g.min1∕2时，工作面预测为无突出危险；当采掘工作面任一指标最大钻屑量S max≥6kg∕m或最大钻屑解吸指标K1≥0.5mL∕g.min1∕2时，工作面预测有无突出危险。

3）预测孔布置:

在煤巷掘进工作面布置3个直径50mm深度为8—10m的钻孔，回采工作面每隔10—15m布置一个钻孔，深度9m。

4）采用钻屑指标法：

测试仪器为WTC—1煤与瓦斯突出预测预报仪,根据测定结果来预测煤与瓦斯突出危险性。

2、局部防突措施

1）预抽煤层瓦斯：

采用预抽煤层瓦斯的措施,有效降低开采煤层瓦斯含量，实现“先抽后采”。

2）采用超前钻孔排放瓦斯和卸压，在预先抽放瓦斯后经效果检验，仍未消除突出危险时，应采取超前钻孔排放瓦斯和卸压的防治突出补充措施。

3、防治突出措施效果检验

预抽煤层瓦斯后，对预抽瓦斯防治突出效果的检验应在煤巷掘进时进行，检验方法按《防治煤与瓦斯突出规定》第100条规定的方法进行。防突专门机构必须按规定认真填写《防治突出技术措施效果检验报告单》。

4、安全防护措施

井巷揭穿突出煤层或在突出煤层中进行采掘作业时，都必须采取安全防护措施。安全防护措施包括震动放炮、远距离放炮、避难所、压风自救系统和隔离式（压缩氧和化学氧）自救器等。

二、预抽煤层瓦斯

预抽煤层瓦斯可采用的方式有：地面钻孔预抽煤层瓦斯、预抽采区煤层瓦斯、预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。

因该矿井为小型矿井，设计生产能力为30万t/a，且矿井内的可采煤层均为近距离煤层群。因此，根据本矿煤层的赋存及瓦斯含量等情况，结合矿井规模及装备，采取施工本煤层顺层钻孔或在掘进巷道内作钻场施工穿层钻孔预抽临近煤层瓦斯的措施。

盘县XX煤矿

开采保护层的安全

措施

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时间:2012年8月9日