【文章內(nèi)容簡介】 。選擇保護層必須遵守下列規(guī)定：⑴在突出礦井開采煤層群時，除因突出煤層距離太近而威脅保護層工作面安全或可能破壞突出煤層開采條件的情況外，首先開采保護層。有條件的礦井，也可以將軟巖層作為保護層開采；⑵當煤層群中有幾個煤層都可作為保護層時，綜合比較分析，擇優(yōu)開采保護效果最好的煤層；⑶當?shù)V井中所有煤層都有突出危險時，選擇突出危險程度較小的煤層作保護層先行開采，但采掘前必須按本規(guī)定的要求采取預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施并進行效果檢驗；⑷優(yōu)先選擇上保護層。在選擇開采下保護層時，不得破壞被保護層的開采條件。⑸保護層的有效層間垂距應(yīng)根據(jù)礦井實測資料確定，對暫無實測資料的礦井可參考表32確定。 保護層與被保護層之間的最大保護垂距表 32煤層類別最大保護垂距（m）上保護層下保護層急傾斜煤層緩傾斜和傾斜煤層 保護層的選擇采區(qū)情況介紹一平硐煤礦開采4個煤層，2煤層：煤厚0～，煤層賦存不穩(wěn)定，局部地段可采；3煤層：煤厚0～，煤層賦存較穩(wěn)定，井田范圍內(nèi)大部份地段可采，為礦井主要可采煤層之一；4煤層：煤厚0～，煤層賦存不穩(wěn)定，僅局部地段可采；5煤層：煤厚0～，煤層賦存不穩(wěn)定，普遍發(fā)育，僅局部地段不可采，為礦井主要可采煤層之一。一平硐煤礦準備采區(qū)為225采區(qū)，構(gòu)造形態(tài)整體上為一不對稱向斜，25采區(qū)地層走向為NE20176?！?0176。，傾角較緩，一般為10176?！?0176。；24采區(qū)地層走向為NE5176?！?0176。，傾角稍陡，一般為10176?！?5176。據(jù)25采區(qū)已揭露資料分析，25采區(qū)東翼各煤層層間距正常，但該采區(qū)東翼5煤底部巖層逆斷層相當發(fā)育，即存在5煤的構(gòu)造分支煤；25采區(qū)西翼有5煤合槽現(xiàn)象。24采區(qū)西翼各煤層層間距正常，東翼局部5煤合槽。24采區(qū)5煤底板逆斷層（5煤分支）不發(fā)育，5煤底板巖層產(chǎn)狀正常。據(jù)21采區(qū)和23采區(qū)揭露資料預計25采區(qū)西翼78區(qū)段以上為5煤合槽區(qū)，其它局部地段也有可能5煤層合槽，但無規(guī)律可循。其中24采區(qū)：2煤與3煤平均間距18m，3煤與5煤間距5～9m；25采區(qū)：2煤與3煤平均間距16m，3煤與4煤間距0～4m。4煤與5煤間距0～8m。5煤層斷層較發(fā)育，存在分支情況，突出危險性較大；4煤層較薄、賦存不穩(wěn)定，且與3煤、5煤距離非常近，不宜管理，均不宜選做保護層開采。2煤層較薄，局部賦存較穩(wěn)定，3煤賦存穩(wěn)定，突出危險性較小，可選做保護層開采；在225采區(qū)，均首先2煤作為保護層開采，次選為3煤作為保護層開采。開采保護層分類情況為了摸清煤層賦存情況，首先采用物探手段或者施工地質(zhì)鉆孔進行探明煤層賦存情況，確定煤層層間距，以便決定采取何種措施消突。改3煤層和5煤層標反了圖32 探煤鉆孔布置示意圖⑴2煤層作為保護層，保護下鄰近臨近5煤層（5煤底板不發(fā)育）2煤作為保護層開采，保護下臨近層鄰近層3煤、5煤，同時在5煤底板預抽機巷條帶瓦斯，待5煤機巷掘出來后，從機巷、風巷施工本煤層順層鉆孔預抽5煤工作面瓦斯。先開采2煤層，然后開采3煤層，最后開采5煤層。⑵2煤層作為保護層，保護下臨近鄰近5煤層（5煤底板發(fā)育）2煤作為保護層開采，保護下臨近層鄰近層3煤、5煤，同時5煤底板發(fā)育，不方便施工5煤底板巷。在2煤的保護下，施工3煤機巷，待機巷施工完畢好，從機巷施工鉆孔預抽5煤機巷，待5煤機巷掘出來后，由5煤機巷、風巷施工順層鉆孔預抽5煤工作面瓦斯。先開采2煤層，然后開采3煤層，最后開采5煤層。⑶2煤層作為保護層，保護下臨近鄰近5合槽煤層2煤作為保護層開采，保護下臨近層鄰近層5合槽煤，同時在5煤底板巷施工鉆孔預抽機巷條帶瓦斯，待5煤機巷掘出來后，從機巷、風巷施工本煤層順層鉆孔預抽5煤工作面瓦斯，然后施工3煤機巷。先開采2煤層，然后開采3煤層，最后開采5煤層。⑷3煤層作為保護層，保護下臨近鄰近5煤層在無2煤作為保護層開采的情況下，把3煤作為5煤的保護層開采，同時在5煤底板巷施工鉆孔預抽機巷條帶瓦斯，待5煤機巷掘出來后，從機巷、風巷施工本煤層順層鉆孔預抽5煤工作面瓦斯。先開采3煤層，然后開采5煤層。 保護范圍計算⑴保護層與被保護層之間的有效垂距以24采區(qū)西翼為例：2煤與3煤平均間距18m，3煤與5煤間距5～9m，煤層間距遠小于50m。因此，開采2煤層能有效的保護下鄰近層5煤層。⑵走向保護范圍對停采的保護層采煤工作面，停采時間超過3個月、且卸壓比較充分，該采煤工作面的始采線、采止線及所留煤柱對被保護層沿走向的保護范圍可暫按卸壓角56176?！?0176。劃定。C—煤柱；D—采空區(qū)；E—保護范圍；F—始采線、采止線圖33 保護層工作面始采線、采止線和煤柱的影響范圍⑶沿傾斜方向的保護范圍C—保護范圍邊界線圖34 保護層工作面沿傾斜方向的保護范圍保護層工作面沿傾斜方向的保護范圍應(yīng)根據(jù)卸壓角劃定，如圖33所示。在沒有本礦井實測的卸壓角時，可參考表33的數(shù)據(jù)。以該礦24采區(qū)西翼為例闡述如下：煤層傾角α為16176。，2煤與3煤平均間距18m，3煤與5煤間距5～9m，平均7m。根據(jù)下表，則2煤層開采后，卸壓角、分別取74176。、85176。、75176。、75176。 保護層沿傾斜方向的卸壓角 表33煤層傾角（o）卸 壓 角 （o）0808075751077837575207387757530699077704065908070開采保護層區(qū)域防突措施應(yīng)符合以下要求：開采保護層時，應(yīng)同時抽采被保護層的瓦斯；開采距離保護層時，必須采取措施防止被保護層初期卸壓瓦斯突然涌入保護層采掘工作面或誤穿突出煤層；正在開采的保護層工作面必須超前于被保護層的掘進工作面，其超前距離不得小于保護層與被保護層層間垂距的3倍，并不得小于100m；開采保護層時，應(yīng)盡可能的全部采出，采用無煤柱開采方法，除永久性主要巷道外，其它巷道一律不留煤柱。特殊情況需留煤(巖)柱時，應(yīng)經(jīng)煤礦企業(yè)技術(shù)負責人批準，并作好記錄，將煤(巖)柱的位置和尺寸準確地標在采掘平面圖上。每個被保護層的瓦斯地質(zhì)圖應(yīng)標出煤(巖)柱的影響范圍，在這個范圍內(nèi)進行采掘工作前，必須首先采取預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施；當保護層留有不規(guī)則煤柱時，必須按照其最外緣的輪廊劃出平直輪廓線，并根據(jù)保護層與被保護層之間的層間距變化，確定其有效影響范圍。在被保護層進行采掘工作時，還應(yīng)根據(jù)采掘瓦斯動態(tài)及時修改；礦方必須進行保護層保護效果及范圍的實際考察，并不斷積累、補充完善資料，以便盡快得出確定適合本礦井的保護層有效作用范圍的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)以上分析，計算保護范圍如下：圖34 保護層工作面始采線、停采線和煤柱的影響范圍圖35 保護層沿傾斜方向保護邊界圖 開采保護層效果檢驗開采保護層的保護效果檢驗主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、頂?shù)装逦灰屏考捌渌?jīng)試驗證實有效的指標和方法，也可以結(jié)合煤層的透氣性系數(shù)變化率等輔助指標。結(jié)合一平硐的實際，選用殘余瓦斯含量進行效果檢驗，應(yīng)當根據(jù)實測的最大殘余瓦斯含量對預計被保護區(qū)域的保護效果進行判斷。若檢驗結(jié)果仍為突出危險區(qū)，保護效果為無效。圖34 保護層區(qū)域防突措施效果檢驗示意圖 預抽煤層瓦斯除了開采保護層作為區(qū)域性防治煤與瓦斯突出措施外，預抽煤層瓦斯也是有效的區(qū)域性防突措施，鑒于一平硐5煤層屬于低透氣性煤層，為了縮短預抽時間、提高預抽率，建議必要時可采取人工增大煤層透氣性的強化抽放瓦斯措施，如水力壓裂、松動爆破、水力割縫和煤層物理化處理等。預抽煤層瓦斯的方式有：地面鉆井預抽煤層瓦斯以及井下穿層鉆孔或順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯、穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯、順層鉆孔或穿層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯、穿層鉆孔預抽石門揭煤區(qū)域煤層瓦斯、順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯等。根據(jù)本該礦的開拓部署，、煤層賦存條件等因素，本設(shè)計主要選取底板巷穿層鉆孔條帶式預抽、順層鉆孔預抽和石門揭煤預抽3種方式。據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，采取預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時，應(yīng)當符合下列要求：穿層鉆孔或順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當控制區(qū)段內(nèi)的整個開采塊段、兩側(cè)回采巷道及其外側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。要求鉆孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是：傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他為巷道兩側(cè)輪廓線外至少各15m。以上所述的鉆孔控制范圍均為沿層面的距離，以下同；穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當控制整條煤層巷道及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。該范圍與第1項中回采巷道外側(cè)的要求相同；順層鉆孔或穿層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當控制整個開采塊段的煤層；穿層鉆孔預抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施應(yīng)當在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m以前實施（在構(gòu)造破壞帶應(yīng)適當加大距離）。鉆孔的最小控制范圍是：石門和立井、斜井揭煤處巷道輪廓線外12m（急傾斜煤層底部或下幫6m），同時還應(yīng)當保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線（包括預計前方揭煤段巷道的輪廓線）的最小距離不小于5m，且當鉆孔不能一次穿透煤層全厚時，應(yīng)當保持煤孔最小超前距15m；順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)控制的條帶長度不小于60m，巷道兩側(cè)的控制范圍與第1項中回采巷道外側(cè)的要求相同；當煤巷掘進和回采工作面在預抽防突效果有效的區(qū)域內(nèi)作業(yè)時，工作面距未預抽或者預抽防突效果無效范圍的前方邊界不得小于20m；厚煤層分層開采時，預抽鉆孔應(yīng)當控制開采的分層及其上部至少20m、下部至少10m（均為法向距離，且僅限于煤層部分）；預抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密，穿層鉆孔的封孔段長度不得小于5m；應(yīng)做好每個鉆孔施工參數(shù)的記錄及抽采參數(shù)的測定；鉆孔孔口抽采負壓不得小于13kPa；預抽瓦斯?jié)舛鹊陀?0%時，應(yīng)當采取改進封孔的措施，以提高封孔質(zhì)量。 底板巖巷穿層鉆孔預抽條帶 底板巖巷穿層鉆孔預抽條帶措施據(jù)金竹山礦業(yè)有限公司一平硐煤礦2012年瓦斯抽采計劃和采區(qū)接替情況，礦井2012年采用瓦斯抽放巷道抽放瓦斯的有2578西瓦斯抽放巷和25104西瓦斯抽放巷。礦井采區(qū)接替為24采區(qū)接替21采區(qū)和22采區(qū)，25采區(qū)接替23采區(qū)。21采區(qū)、22采區(qū)東翼、23采區(qū)的5煤層是在2煤層及3煤層開采的保護層下開采，未保護的范圍已布置有瓦斯巷進行了瓦斯抽放。22采區(qū)西翼無5煤層，不需布置瓦斯抽放巷道。本設(shè)計只對24采區(qū)和25采區(qū)設(shè)計瓦斯抽放巷道對5煤層進行條帶式預抽。建議礦方采用透晰析儀和鉆探相結(jié)合的方法來控制瓦斯巷道所處的位置，礦井今后抽放瓦斯巷道和抽放鉆孔的布置以這次設(shè)計為模板，對每一個具體地點進行分部設(shè)計和施工組織設(shè)計。5煤分支是由斷裂構(gòu)造產(chǎn)生的，是5煤層底板向下發(fā)生分岔的一種現(xiàn)象，5煤分支屬構(gòu)造破碎帶內(nèi)，瓦斯含量大，是最易發(fā)生煤與瓦斯突出的地方。從24采區(qū)至25采區(qū)西翼5煤層有分支，規(guī)模從小至大，傾角40～60176。，分支長度5～40m，無規(guī)律。設(shè)計在距5煤層間距30m～40m處布置瓦斯抽放巷，這樣可以避開分支5煤，還可以避開距煤層較近的巖性差、壓力大的巖層。在距5煤層間距30m～40m處布置瓦斯巷抽放巷道，其水平距離為110～150m，如對同一標高5煤層的順層巷道進行條帶式預抽，施鉆難度大，抽放效果差，不宜采用。針對礦井的實際情況，本設(shè)計擬定對上一標高5煤層的順層巷道進行條帶式瓦斯抽放。25采區(qū)東翼5煤層有分支，規(guī)模特別大，已布置的瓦斯巷（如78東底板巷和104底板巷）被分支阻擋，掘不成功，布置到距煤層太遠的底板內(nèi)距離太遠難以施鉆，也起不到瓦斯巷抽放作用，因此25采區(qū)東翼不宜采用底板巷預抽5煤層瓦斯。經(jīng)104石門和78石門揭煤知，～8m，可以采用開采2煤層和3煤層為保護層作為5煤層的主要防突措施。為解決2煤層和3煤層均不可采的區(qū)域不能保護5煤層時，設(shè)計采用沿3煤層布置瓦斯抽放巷道，對5煤層的機巷進行穿層條帶式預抽（因礦井原在2煤層頂板或在2煤層底板3煤層頂板之間布置過瓦斯抽放巷道，但在鉆探穿過煤層時鉆孔飄移量非常大，又有較嚴重的垮孔卡鉆現(xiàn)象，不宜采用）。⑴鉆場、鉆孔設(shè)計 位于5煤層底板的瓦斯抽放巷道對5煤層的順層巷道進行條帶式預抽距離較遠，能控制的范圍較大，抽放鉆場間距取50m，沿3煤層的瓦斯抽放巷道對5煤層的順層巷道進行條帶式預抽距離較近，能控制的范圍較小，抽放鉆場間距取36m。抽放半徑據(jù)礦井以往的經(jīng)驗取3m（礦井應(yīng)根據(jù)抽放效果進行測定、調(diào)整），控制計劃掘進巷道上、下方各15m。沿5煤層底板布置的瓦斯抽放巷道的抽放鉆場長3m，寬3m，；沿3煤層布置的瓦斯抽放巷道的抽放鉆場長2m，高2m。鉆孔原則上按網(wǎng)格式布置。沿5煤層底板布置的瓦斯抽放巷道每個鉆場布置9組鉆孔，每組鉆孔布置6個鉆孔；沿3煤層布置的瓦斯抽放巷道的每個鉆場布置7組鉆孔，每組鉆孔布置6個鉆孔。鉆孔走向終孔間距6m，傾向終孔斜間距6m。①確定鉆孔（以25采區(qū)104西瓦斯巷1號鉆場1組1號孔為例）見煤點相對瓦斯抽放巷道底板高度H（近似值）。H=（10075）15sin16176。＝ 式中：（10075）—為抽放巷底板至待掘煤層巷道底板的高度，開采設(shè)計中確定；15—設(shè)計待掘煤層巷道底板中點至1組1號孔見煤點的長度，取15m；16176?！簩觾A角。②確定鉆孔的終孔點與孔口之高差鉆場內(nèi)各鉆孔的開孔高度不一致，一般傾角大的孔，孔口較高，否則較低。1組鉆孔終孔點位置較低，－＝。③確定鉆孔間的夾角假定5組鉆孔的方位角為0176。，從平面圖上量取鉆機中心至5組1號鉆孔終孔的水平長度60m，5組1號鉆孔與1組1號鉆孔間的距離為24m，176。④鉆孔實際傾角1組1號鉆孔的實際傾角：β=arc(tgαcosω)=arc()=176。；5組1號鉆孔的傾角：從AA剖面圖上量取α＝18176。；1組1號鉆孔預計見煤長度：L＝。 底板巷預抽鉆孔技術(shù)參數(shù) 表34孔號孔口距巷底高(m)孔口距終孔高 (