【文章內容簡介】 施 開采保護層原則 上優(yōu)先選擇開采下保護層，開采保護層應選擇突出危險性小或無突出危險性的煤層或巖層作為保護層開采。蘆嶺礦 三水平將全面實施保護層開采， Ⅲ 1 采區(qū) 10 煤層賦存條件極其復雜，為確保保護層安全順利開采， 選擇 10 煤頂板上部一層軟巖作為 9煤層的保護層進行開采，其 它 采區(qū)選擇 10 煤層作為 9 煤層的保護層進行開采。 保護層開采及卸壓瓦斯強化抽采實施方法如圖 1 所示。進行保護層開采及卸壓瓦斯強化抽采方案設計包括保護層開采的準備、保護層開采前瓦斯治理、被保護層開采期間的瓦斯抽采 和保護層開采后的卸壓 瓦斯抽采 以及保護效果考察等。 保護 層開采前需要對保護層進行區(qū)域瓦斯治理，消除保護層突出危險，確保保護層開采實現(xiàn)達標開采，區(qū)域瓦斯治理方案選擇底板穿層鉆孔預抽煤層瓦斯，底板穿層鉆孔預抽煤層瓦斯措施與穿層鉆孔預抽煤層模式雷同，在本章節(jié)不在進行贅述。 11 圖 1 保護層開采及卸壓瓦斯強化抽采流程圖 （ 2）被保護層瓦斯治理措施 保護層開采期間將有大量的被保護層卸壓瓦斯涌出，而保護層開采的目的是消除被保護層的突出危險性，降低被保護層的煤體瓦斯含量，最終實現(xiàn)被保護層的安全高效開采，因此在保護層開采期間需積極的采取卸壓瓦斯抽采措施，目前主要的抽采措施有地面 采動井 抽采、攔截鉆孔 卸壓瓦斯 抽采、穿 煤 層鉆孔 卸壓瓦斯 強化 抽采、采空區(qū)埋管抽采等措施。 ① 地面 采動 井瓦斯抽采 地面 采動 井抽 采 瓦斯是在被保護層工作面對應的地面施工鉆 井 ，鉆 井 穿透被保護層 至保護層冒落帶頂部。 在保護層開采后，被保護層瓦斯得到卸壓，在地面直接抽 采 被保護層的卸壓瓦斯，降低瓦斯含量，地面 采動 井布置方式見圖 2。 地面 采動井 布置原則：在工作面走向方向井間距，主要根據(jù)抽 采 12 半徑 確定（ 兩淮 地區(qū)地面 采動井 抽采半徑一般為 200m），為 保證瓦斯涌出 最大 時至少有 2 個地面瓦斯抽采井同時抽采，地面 采動井 走向間距定為 110m～ 120m，根據(jù)工作面的走向長度確定被保護工作面所需的地面 采動井 數(shù)量。 第一個地面 采動井 位于距工作面開切眼 40m 處，在工作面傾向上，要求兩鉆 井 間抽 采 半徑上、下交叉點必須在工作面上、下巷道之外，以保證全工作面都在抽 采 半徑范圍內 。 地面 采動井主要用于工作面回采后抽采開采區(qū)卸壓瓦斯，鉆井布置在采動裂隙的O 形圈內，地面 采動井 位置選擇在工作面中上部或中下部，一般情況下選擇中上部為宜， 終孔位置位于保護層頂板的冒落帶 頂部 。 抽采要求：地面 采動井 實 行 單井抽采計量，抽采負壓不小于20KPa，每口地面 采動井 通過支管并入地面抽采干管。 13 圖 2 Ⅲ 11 軟巖工作面地面 采動井 布置示意圖 ② 攔截鉆孔抽采 攔截鉆孔主要作為被保護煤層卸壓瓦斯攔截抽采措施， 并能有效防止被保護層卸壓瓦斯通過 保護層 工作面開采后 的 裂隙通道進入 保護層 回采工作面，造成瓦斯超限。 鉆孔布置： 沿 保護層 工作面走向在工作面風巷或其它合適的巷道內，每隔一段距離布置一個鉆場，在鉆場內施工攔截鉆孔 。 對于被保護 煤層瓦斯壓力高、瓦斯含量大，鉆孔穿煤期間噴孔現(xiàn)象極為嚴重 的區(qū)域 ，考慮鉆孔施工安全，攔截鉆孔施工至 被保護層 底板下方 5m 處，對于被保護層瓦斯壓力低于 2MPa，鉆孔施工期間不易發(fā)生噴 孔現(xiàn)象的區(qū)域，攔截鉆孔施工需穿 至 被保護層 頂板。 根據(jù)目前的攔截鉆孔抽采經驗，鉆孔間距選擇不大于 30m 為宜，且要求當前一組鉆孔在進入工作面冒落帶 前 ，后一組鉆孔必須實現(xiàn) 正常抽采，鉆孔壓茬距離 30m，鉆孔直徑大于 113mm，鉆孔布置見圖 3。 抽采要求： 每個鉆場的攔截鉆孔通過抽采集中箱與抽采管路連接，并且在鉆孔內安設套管，鉆孔封孔深度封至冒落帶 5m 以上，抽 14 采孔口負壓不低于 13KPa，抽采主管路上安設自動計量裝置。 攔截鉆孔布置平面圖 攔截鉆孔傾向剖面圖 攔截鉆孔走向剖面圖 15 圖 3 Ⅲ 11 軟巖工作面 攔截鉆孔 布置示意圖 ③ 穿 煤 層鉆孔 卸壓瓦斯 強化 抽采 由于 攔截鉆孔和地面 采動井 并不能將 被保護層 煤層的卸壓瓦斯進行全部抽采，工作面回采后仍有部分卸壓瓦斯存在于采動裂隙區(qū)和煤層中，因此為確保保護層開采效果，實現(xiàn)被保護層瓦斯抽采的最大化，在保護層已回采過的區(qū)域施工穿 煤 層鉆孔 強化被保護層瓦斯 抽采 ， 進一步降低被保護層煤層瓦斯含量，為 被保護層 高效安全開采創(chuàng)造條件。 巷道 布置 ：在被保護煤層底板施工 專用抽采 巷，巷道盡量選擇在保護層開采動壓影響范圍外，在 專用抽采 巷內向被保護層施工穿 煤 層鉆孔，鉆孔施工時間選擇在保護層開采上覆巖層基本穩(wěn)定后， 以鉆孔安全快速施工為原則 ，一般在保護層開采后 3 個月內施工 。 鉆孔布置：穿 煤 層 卸壓 鉆孔施工至穿過 被保護煤層 頂板 1m 處，鉆孔覆蓋整個被保護層，鉆孔間距選擇 20m，鉆孔直徑 為 113mm，鉆孔封孔深度不小于 15m，鉆孔布置見圖 4。 抽采要求：每組穿層卸壓鉆孔抽采集中箱與抽采管路連接，并且孔內安設套管，抽采孔口負壓不低于 13KPa，每個組抽采于主抽采管路連接處安設閥門和人工計量裝置，主抽采管路上每隔 150～ 200m 安裝一套自動計量裝置。 16 穿層卸壓鉆孔布置剖面 圖 穿 煤 層卸壓鉆孔布置平面圖 圖 4 穿 煤 層鉆孔 卸壓瓦斯 強化抽采 布置示意圖 預抽 煤層瓦斯 對于 不具備保護層開采條件 的突出煤層 ， 選擇底板穿層鉆孔預抽煤層瓦斯作為區(qū)域性 防突 根本措施，如蘆嶺礦 二水平 9 煤層 采取目前礦區(qū)應用較成熟的底板巖巷大面積穿層鉆孔預抽煤層瓦斯 作為區(qū)域性 防突 措施 ，該措施從底板巖石巷道內施工穿煤層鉆孔預抽煤層瓦斯，通過預抽煤層瓦斯，降低煤層瓦斯含量和瓦斯壓力，達到區(qū)域消突的目的。為進一步降低工作面 瓦斯含量 ， 在工作面開采前，在底 17 板穿層鉆孔預抽達標的基礎上 ， 再實施沖煤卸壓強化抽采 鉆孔 ， 在工作面形成后施工順煤層鉆孔，從而實現(xiàn)突出煤層工作面安全高效開采。（見圖 5） 圖 5 底板穿層鉆孔預抽煤層瓦斯流程框圖 （ 1） 底板 穿層鉆孔 預抽 ① 底板巖巷布置 底板巖巷布置一般需要考慮三個 原則 ，即 一是需要考慮鉆孔施工、瓦斯抽采的需要 ，便于鉆孔布置和減少鉆孔工程量 ；二是需要考慮 工作面準備需要 ， 減少揭煤次數(shù)，加大 采煤工作面機風巷 長度 ，減少工作面巷道準備工程量 ；三是 需要考慮 巖巷掘進的安全，即巖巷與突出 煤層 間 要留有足夠厚度的巖柱，具備足夠的抵抗力，保證巷道掘進施工安全 。結合以上 3 種 原則 ，底板巖巷一般布置 在距 突出 煤 層底 18 板法距 25～ 30 米位置 處 ， 并 在 底板巖 巷內每隔 35～ 40 米布置一個底板鉆場，在底板鉆場內施工穿層鉆孔 。 ②鉆孔設計 鉆孔 終孔位置穿過突出 煤 層 頂板 1m 處， 鉆孔 控制整個回采區(qū)域，并控制機巷及切眼外側不小于 15m，鉆孔間距根據(jù)抽采半徑和抽采期進行合理確定，一般情況下鉆孔間距不大于 10m，在煤巷條帶按 5m孔間距進行加密布置，提高預抽效果 ，鉆孔直徑為 113mm 以上 ，穿層鉆孔布置見圖 6。 圖 6 底板穿層鉆孔布置示意圖 ③ 鉆孔施工 蘆嶺煤礦 9 煤 為 極松軟特厚煤層， 由于 煤層瓦斯壓力大、煤層瓦斯含量高， 在 鉆孔進入煤 層后極易發(fā)生噴孔現(xiàn)象，且鉆孔很難一次性穿透 9 煤層， 在鉆孔鉆進過程中極易發(fā)生抱鉆、卡鉆現(xiàn)象，在鉆孔施工方面可采取以下措施： 一是 應用 大功率鉆機 和鉆具 ， 鉆機一般選擇 使用 ZDY3500S 型鉆機和 ZDY4000L 型鉆機施工，通過提高鉆機功率，解決鉆孔施工過程 19 中抱鉆、卡鉆等孔內事故。應用三棱鉆桿，三棱鉆孔在鉆進過程中能夠有效增加鉆孔排渣空間，在系統(tǒng)壓風的作用下大大提高了鉆孔的排渣能力、降低了鉆孔的鉆進難度、減少了抱鉆現(xiàn)象。 二是 采取卸壓掩護遞進施工工序 ，即 在 已施工過的穿層鉆孔周圍，按遞進順序進行鉆孔施工 ，穿層 鉆孔施工結束后，對周邊一定范圍內的煤層起到了很好卸壓作用，在卸壓范圍內施工鉆孔時，則會降低了鉆孔施工難度，因此通過 采取卸壓掩護遞進施工工序 ，可有效地降低 鉆孔 噴孔強度。 三是采用邊施工邊抽采。鉆孔施工結束后，立即進行合茬抽采，降低鉆孔周邊煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量，以降低周邊鉆孔施工難度。同時對于因難度大沒有 穿煤到頂 的鉆孔也進行合茬抽采，降低孔內煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量，待抽采一段時間后再進行施工 。 四 是采用防噴孔 抽采系統(tǒng)和配套 裝置，提高鉆孔施工安全性。 在鉆孔施工地點建立一套防噴孔臨時抽采系統(tǒng)，抽采系統(tǒng)連接至 孔口，抽采負壓不小于 15KPa， 鉆孔穿煤時打開抽采系統(tǒng)對孔內瓦斯進行抽采，并配套使用 防噴孔裝置 ， 解決因噴孔造成的瓦斯超限及傷人的問題。 ④ 抽采管理 在 穿層 鉆孔施工結束后， 在鉆孔未出現(xiàn)塌孔、堵孔的時間內（根據(jù)經驗在起鉆半小時內），及時將篩管下至孔底，煤層解吸的瓦斯能夠通過篩管進行抽采，避免了孔內瓦斯聚能導致滯后噴孔現(xiàn)象發(fā)生，同時可提高鉆孔抽采效果，縮短預抽期，工藝裝備成熟后可直接采取 20 鉆桿內下篩管方式。 鉆孔封孔結束后，通過抽采集中箱與抽采系統(tǒng)連接進行抽采，每個抽采鉆孔均必須留設觀察孔，鉆孔抽采負壓不低 13KPa，鉆孔合茬半年內抽采濃度不得小于 50%，并定期對抽采鉆場進行檢查和放水，確保抽采效果。 ⑤ 二次 沖煤 卸壓強化抽采 為進一步 降低煤層瓦斯含量 ，滿足采掘工作面安全高效生產的需求，在穿層鉆孔預抽瓦斯 達標的基礎 上，對預抽區(qū)域再次施工穿層鉆孔進行沖煤卸壓，進一步降低預抽區(qū)域的地應力和瓦斯含量。 沖煤卸壓 鉆孔間距 可大于預抽鉆孔間距，一般情況下 為 15m，沖煤水壓控制在 6MPa 以上，采取邊鉆進邊沖孔的方式進行施工，直至煤層頂板，沖煤卸壓工程結束后，對鉆孔進行合茬抽采。 (三 )、 局部防突措施 近突出煤層 巖巷掘進防突 措施 設 計： 巖巷與 突出 煤層 間 要留有足夠厚度的巖柱，具備足夠的抵抗力，保證巷道掘進施工安全 ，巷道布置在距突出煤層法距 25～ 30m層位，巷道設計時要盡量減少揭