【文章內(nèi)容簡介】 圍內(nèi)?；夭蛇^程中嚴格按照“四位一體”防突措施進行，當預測指標超標采取短鉆孔排放消除突出危險。 開采112煤層保護131煤層～，傾角為10176?！?2176。，平均傾角為16176。，煤層賦存較穩(wěn)定，為煤與瓦斯突出煤層，煤層標高600m以深為突出危險區(qū)?！簩淤x存穩(wěn)定，平均傾角為15176。，無突出危險性。兩層煤層間距為66～92m，平均層間距為76m，為考慮到治理131煤層瓦斯，采用開采112煤層作為下保護層保護131煤層。 保護層與被保護層的基本參數(shù)保護層基本參數(shù)：煤層編號：112煤層煤層厚度：～，煤層傾角：平均15176。突出危險性：無突出危險該區(qū)域煤層賦存穩(wěn)定，煤層較厚，適合于采用綜合機械化采煤，按綜合機械化設計，工作面設計平均日產(chǎn)量為2000～3000t。被保護層基本參數(shù)：煤層編號：131煤煤層厚度：～，煤層傾角：平均16176。最大煤層瓦斯壓力：（一水平）最大煤層瓦斯含量：（一水平）煤層危險性：具有突出危險性該區(qū)域煤層較厚，賦存穩(wěn)定，適合于綜合機械化放頂煤采煤。按綜合機械化放頂煤設計，在卸壓范圍內(nèi)工作面設計平均日產(chǎn)量為3000～5000t。 保護范圍保護范圍是指保護層開采后，在空間上使突出危險煤層完全消除突出危險的有效范圍。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細則》的有關規(guī)定，應根據(jù)礦井實際考察結果確定保護范圍，對暫無實測數(shù)據(jù)的礦井，可參考表31確定。1）層間的保護范圍112煤層與131煤層間距為66～92m，平均層間距為76m，小于《細則》中規(guī)定的上保護層最大保護層間距100m，能夠滿足層間距要求。2）傾斜方向的保護范圍可參考圖31與表32的數(shù)據(jù)確定。煤層傾角15176。，則下部卸壓角=75176。，上部卸壓角=85176。相對于保護層工作面，被保護層工作面的卸壓范圍在傾向上內(nèi)錯距離分別為：式中： 為層間距，76m； 為風巷側的內(nèi)錯距離，/m； 為機巷側的內(nèi)錯距離，/m。、即若被保護層工作面嚴格按照保護范圍進行布置，則被保護層工作面傾向長度比保護層工作面傾向長度短27m。3）走向方向的保護范圍在被保護層中，走向方向的保護范圍可按卸壓角劃定，走向方向的卸壓角按60176。設計。保護層工作面走向長度減去工作面開切眼和停采線卸壓角造成的內(nèi)錯距離就是被保護層在走向方向的保護長度，按60o計算內(nèi)錯距離為： 開切眼向里內(nèi)錯 停采線向里內(nèi)錯 式中： 為層間距，76m； 為開切眼側的內(nèi)錯距離，/m； 為停采線側的內(nèi)錯距離，/m。，即若被保護層工作面嚴格按照保護范圍進行布置。 目前工作面的布置方式目前開采的被保護層131煤層和保護層112煤層的一對對應工作面為1306工作面和1108工作面，1108工作面于2002年收作，1306工作面預計2006年底收作。下面以這兩個工作面為例把目前的工作面布置及瓦斯治理做個簡要說明。 工作面介紹 1306被保護層工作面基本參數(shù)：標高范圍：373～440m工作面走向長：1178m工作面傾斜長：128～141m煤 層 厚 度 ：平均7m煤 層 傾 角 ：平均16176。工作面瓦斯壓力：工作面平均瓦斯含量： m3/t 突出危險性：處于無突出危險區(qū)，工作面無突出危險1306工作面為131煤中央采區(qū)東翼首采工作面，西起中央石門保護煤柱線，東至開切眼，南鄰尚未動用的1304工作面，北鄰尚未開采的1308工作面。工作面煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構造簡單，該工作面采用Π型鋼放頂放煤回采，工作面日產(chǎn)1000～2000t。1108保護層工作面基本參數(shù)：標高范圍：480～550m工作面走向長：940m工作面傾斜長：170m煤 層 厚 度 ：平均7m煤 層 傾 角 ：平均16176。突出危險性：無突出危險工作面煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構造簡單，適合于綜合機械化采煤，按綜合機械化設計，工作面設計平均日產(chǎn)量為2000～3000t。 工作面的保護范圍及巷道布置 1108工作面的保護范圍及1306工作面的巷道布置見圖34，粗實線區(qū)域為1106工作面和1108工作面，點橫線包圍的區(qū)域為1106工作面開采過后在1306工作面上的卸壓保護范圍，粗點畫線為1306工作面。 1106工作面與1108工作面之間的區(qū)段煤柱寬為35m，1306風巷布置于112煤層區(qū)域煤柱影響的范圍內(nèi)，無法對1306風巷掘進進行保護，且處于煤柱的應力集中帶內(nèi)，應力過大，給風巷的支護帶來難度。由于1306工作面傾向長度比1108工作面短30～40m，由圖可知，1306機巷完全處于1108工作面的保護范圍。由圖34可以看出，工作面大多數(shù)煤體處于保護范圍，只有開切眼側部分煤體無法得到保護，在開采該部分煤體是應采取防突措施。若1306工作面在布置的時候考慮到1108工作面的保護范圍，保護層工作面與被保護層工作面一一對應布置，則1306工作面則完全可以布置于1108工作面的保護范圍，徹底消除1306工作面的突出危險性，這樣就可以保證1306工作面煤層巷道掘進和回采的安全。 工作面瓦斯治理保護層11煤層無突出危險，工作面瓦斯治理沒有防突要求，只需能夠保證回采期間將瓦斯涌出控制在一定范圍內(nèi)，通過風排就可使工作面上隅角瓦斯?jié)舛炔粫霈F(xiàn)超限即可。采用順層孔和頂板高抽巷治理11煤層瓦斯，將高抽巷布置于11煤層的裂隙帶內(nèi)可以很好的解決11煤層開采過程中的瓦斯問題。1106工作面1108工作面1306工作面1306風巷1306機巷1108機巷1108風巷1106工作面收作線1306工作面收作線1108工作面收作線圖34 1108工作面保護范圍及1306工作面的巷道布置卸壓保護邊界線4 保護層開采效果考察根據(jù)《細則》有關規(guī)定，煤層首次開采保護層需對其的保護范圍和保護效果進行考察，為后面的保護層開采提供依據(jù)。一般情況主要從被保護層工作面的殘余瓦斯壓力、瓦斯含量、煤層瓦斯抽放量和采掘驗證等幾個方面對保護效果進行考察。但由于礦井不具備測定殘余瓦斯壓力和含量的條件，對被保護層也沒有進行瓦斯抽放，因此本次研究主要從煤層百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)、效果指標和開采驗證兩方面對2611工作面、W1607工作面和1306工作面的保護效果和消除突出危險性進行考察。 效果考察指標根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，采用煤層百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)、鉆屑量指標和采掘驗證進行考察。 煤層百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)煤層內(nèi)鉆孔的瓦斯流量隨時間呈衰減變化的特征系數(shù)稱為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)，它可以作為平均煤層抽放瓦斯難易程度的一個指標，衰減系數(shù)與煤層瓦斯抽放的難易程度見表41。表41 煤層可抽放性分類表瓦斯抽放難易程度煤層百米鉆孔瓦斯涌出量衰減系數(shù)/d1容易抽放＜勉強抽放～難以抽放＞由于受到地應力作用，原始煤層瓦斯流量衰減系數(shù)一般都較大，煤層瓦斯難以抽放。當保護層開采以后，被保護層得到卸壓，煤層獲得一定的膨脹，煤層內(nèi)部的原生裂隙得到一定的擴張，透氣性增加，煤層瓦斯活化，最終導致煤層鉆孔瓦斯涌出量衰減系數(shù)降低，將難以抽放煤層轉變?yōu)槿菀壮榉琶簩印Ｃ簩影倜足@孔瓦斯涌出量衰減系數(shù)計算公式為：式中 百米鉆孔經(jīng)t日排放時的瓦斯流量，m3/（min100m）；百米鉆孔成孔初始排放時的瓦斯流量，m3/（min100m）； 鉆孔涌出瓦斯流量衰減系數(shù)，d1； 鉆孔涌出瓦斯經(jīng)歷時間，d。 鉆屑量指標根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細則》第38條，可以采用鉆屑量指標預測煤層的突出危險性，突出臨界值見表42原始煤層具有突出危險性，當保護層開采以后被保護層得到卸壓，可將突出危險煤層轉化為無突出危險煤層。在鉆孔施工過程中可以通過測定煤屑的、和值評估煤層的突出危險性。表42 用鉆屑指標法預測煤層的突出危險性臨界值/PamL/（gmin1/2）kg/m危險性≥200≥≥6有突出危險﹤200﹤﹤6無突出危險 采掘驗證1）掘進巷道驗證考察方案當根據(jù)煤層實際的瓦斯抽采率計算出的殘余瓦斯含量降低到8m3/t以下后，便可以掘進采煤巷道，為了安全起見在巷道掘進過程中要嚴格執(zhí)行“四位一體”防突措施，即首先進行突出參數(shù)預測，有突出危險性時采取防突措施，待效果檢驗證明消除煤與瓦斯突出危險后再掘進巷道?？疾煜锏谰蜻M過程中的局部通風執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》中的相關規(guī)定?？疾靸?nèi)容包括掘進速度、風量、瓦斯?jié)舛取⑼咚钩榉帕?、掘進瓦斯涌出量、相對瓦斯涌出量、突出指標、構造煤沿巷道掘進過程中的變化描述。2）回采工作面驗證考察方案回采驗證考察指標主要包括回采期間工作面日產(chǎn)量、工作面突出預測指標、通風量、瓦斯?jié)舛?、瓦斯抽放量、絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量等參數(shù)。突出預測指標考察方法同巷道掘進時的考察方法基本相同，沿工作面傾斜方向布置效果檢驗鉆孔，重點考察未充分卸壓區(qū)域的煤體，檢驗指標包括最大鉆屑量、和值。工作面回采過程中必須采用連續(xù)檢驗的方式。當效果檢驗任何一個指標等于或大于臨界值或遇斷層等地質(zhì)構造時，必須立即停止生產(chǎn)，制定補充防突措施，經(jīng)檢驗措施有效后方可恢復生產(chǎn)。其它各參數(shù)的統(tǒng)計比較簡單，統(tǒng)計方法與目前煤礦的統(tǒng)計方法相同。 考察方法13煤層現(xiàn)在沒有合適的考察地點，本次只考察6煤層，考察地點為2611工作面機巷，位置670m，距迎頭40m，標高－640m。具體測定步驟為：1）在新鮮暴露煤壁面，垂直煤壁打一個孔徑42mm、長12m的鉆孔；2）鉆孔成孔后立即用鉆孔流量測定儀測定瓦斯涌出初速度，多測幾次取平均值；3）過一段時間后再次測定鉆孔瓦斯的平均自然涌出量，與第一次的間隔時間根據(jù)瓦斯的實際涌出情況確定；4）將兩次的平均瓦斯涌出量換算成100m鉆孔的瓦斯涌出量帶入公式即可計算出百米鉆孔涌出瓦斯流量衰減系數(shù)。 鉆屑量指標考察方法鉆屑量指標考察與鉆孔瓦斯衰減系數(shù)考察采用同一鉆孔，在鉆孔施工的過程中考察鉆屑量指標。對2611工作面的考察，鉆孔每向前施工3m取一次煤樣，采用MD2和瓦斯突出參數(shù)儀WTC測定一次鉆屑解吸指標或考察工作面傾向方向上不同位置的突出危險性，共需測定10次?？疾焖璨牧虾驮O備見表43。表43 所需儀器材料一覽表名稱備注鉆機煤氣表測定流量MD2型煤鉆屑瓦斯解吸儀測瓦斯突出參數(shù)儀WTC測封孔材料封孔直徑15mm的金屬管測流量 2611被保護層工作面保護效果考察 目前正在施工2611工作面的風巷和機巷，工作面還沒有形成。 煤層百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)考察考察地點為2611工作面機巷，位置670m，距迎頭40m，標高－640m。鉆孔施工了12m，封孔2m，鉆孔的有效長度為10m。表44為鉆孔瓦斯流量考察原始值及衰減系數(shù)，圖41為保護層開采后的鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)曲線。表44 鉆孔瓦斯流量考察及衰減系數(shù)鉆孔瓦斯流量/mL/min備注第一次380鉆孔有效長度為10m。第二次290經(jīng)計算衰減系數(shù)為：＝圖41 百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)曲線 d1，說明經(jīng)過保護層的開采后，保護范圍內(nèi)的煤體得到一定程度的卸壓，透氣性增加，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)降低，便于煤層瓦斯的抽放。由于鉆孔施工的煤體已經(jīng)暴露了一段時間，釋放了部分瓦斯，因此該次測定的鉆孔瓦斯涌出量較小。 2611巷道掘進驗證考察 2611工作面正在施工煤層巷道，還沒有進行回采，下面根據(jù)2611風巷和機巷的掘進情況對保護效果進行驗證考察。1）預測指標考察以10月份為例對保護范圍內(nèi)的突出危險性進行一下分析，表45和表46分別為風巷和機巷掘進過程中的預測指標。2611風巷處于1811的保護范圍，2611機巷處于2813的保護范圍。風巷測定的瓦斯解吸指標最大為140Pa，遠小于臨界指標200Pa， kg/m，小于臨界指標6 kg/m，10月1～23日風巷共掘進163m；機巷測定的瓦斯解吸指標最大為150Pa，遠小于臨界指標200Pa， kg/m，大于臨界值，其余測定的鉆屑量指標均小于臨界值6kg/m，10月1～23日機巷共掘進244m。從巷道掘進期間測定的預測指標來看，除個別地點由于小構造等原因指標超標外，通過開采保護層8煤層，可以實現(xiàn)61煤層的安全高效回采和掘進。表45 10月份風巷掘進預測指標統(tǒng)計表日 期施工地點預測位置/Pa/ kg/m允許進尺10月1日2611風巷55m1106m10月2日2611風巷61m1407m10月3日2611風巷68m1107m10月4日2611風巷73m1106m10月4日2611風巷78m1207m10月5日2611風巷85m1207m10月6日2611風巷92m1307m10月6日2611風巷99m1207m10月7日2611風巷106m1207m10月8日2611風巷113m1206m10月8日2611風巷119m1103m10月9日2611風巷122m1006m10月10日2611風巷128m1106m10月11日2611風巷134m1207m10月14日2611風巷141m1204m10月14日2611風巷145m1206m10月15日2611風巷151m1107m10月16日2611風巷157m1107m10月16日2611風巷