開采保護層防治突出措施
開采保護層防治突出措施
1)保護層的確定
(1)保護層的性質
開采保護層是防治煤與瓦斯突出最簡單、最有效、最可靠的區域性防突措施。開采保護層後，保護層上下圍岩向采空區移動，采空區上方岩體冒落並形成自然冒落拱，下方岩體向采空區膨脹並形成裂隙，被保護層中彈性潛能得以釋放，岩石和被保護層的地應力降低;同時被保護層透氣性係數大大增加，有利於抽采瓦斯，降低煤層瓦斯壓力;此外還能改變被保護層的物理力學性質，增強煤體抗破壞能力，從而達到防止煤與瓦斯突出的目。
(2)保護層的選擇
根據《煤礦安全01manbetx 》第一百九十二、一百九十三、一百九十四條之規定，對於有突出危險煤層，應采取開采保護層或預抽煤層瓦斯等區域性防治突出措施;在突出礦井開采煤層群時，應優先選擇開采保護層防治突出措施;選擇保護層應遵循下列原則：一是優先選擇無突出危險煤層作為保護層、礦井所有煤層都有突出危險時應選擇危險程度較小的煤層作保護層，二是應優先選擇上保護層、選擇下保護層時，不得破壞被保護層的開采條件。
由於在地質勘探階段未提供各煤層突出危險程度的資料，因此，本設計根據該礦井煤層賦存條件及確定的煤層開采順序(即首先開采17煤層，再開采19煤層)，將首先開采的17煤層作為19煤層的保護層。本礦井開中厚煤層，其中17煤層平均厚度1.67m，19煤層平均厚度2.8m,,平均層間距27.32m，符合開采中距離上保護層的條件。
2)保護層作用有效範圍的圈定。
(1)保護層與被保護層之間的有效垂距
根據《防治煤與瓦斯突出細則》第40條，保護層的開采厚度等於或小於0.5m、上保護層與突出煤層間距大於50m 或下保護層與突出煤層間距大於80 時，都必須對保護層的保護效果進行檢驗。檢驗應在被保護層中掘進巷道時進行，檢驗方法按照《細則》第35 條規定的方法進行。如果各項測定指標都降到該煤層突出危險臨界值以下，則認為保護層開采有效;反之，認為無效。
17煤層與19煤層層間距在27.32m左右，保護層與被保護層之間的垂距在有效垂距範圍內。
(2)沿走向的保護範圍
本設計根據《防治煤與瓦斯突出實施細則》第48條，在保護層工作麵開采結束3個月後，且卸壓比較充分，岩層移動基本穩定的情況下，按56º卸壓角劃定沿走向的保護範圍，如插圖5-3-2所示。
插圖5-3-2 17煤層保護層沿走向的保護範圍示意圖
(3)沿傾斜的保護範圍
本設計根據《防治煤與瓦斯突出實施細則》第48條，選取沿工作麵傾斜方向上、下方的卸壓角分別為δ3=75°、δ4=75°。因此，沿傾斜方向的保護範圍，如圖5-3-3所示。
圖5-3-3 17煤層保護層沿傾斜方向保護邊界示意圖
3)開采保護層的幾個技術問題。
(1)主要巷道布置位置
主要巷道布置在19煤層底板岩層中，距19煤層底板法線距離17~27m，在施工過程中，加強巷道導向，防止誤穿煤層。
(2)井巷揭穿突出煤層地點的選擇
根據經驗，井巷揭穿突出煤層的危險性非常大，因此選擇揭穿突出煤層的位置非常重要。首先揭煤地點應盡量避開斷層、褶皺等地質構造帶，其次應盡量選擇在受到保護的區域揭穿突出煤層，避開采掘工作麵前方的應力集中地帶。
本井田內采區巷道揭穿煤層地點為各區段軌道石門和回風石門。揭煤地點應避開地質構造複雜和破碎地帶。
(3)在有抽放瓦斯係統的礦井開采保護層應同時抽放被保護層瓦斯
為提高保護層的卸壓保護效果，設計考慮了對被保護層瓦斯的卸壓抽放措施。抽放鑽孔布置參數見本章第五節。
(4)保護層的有效保護範圍及有關參數的確定
17煤層作為19煤層的保護層進行開采後，必須及時繪製保護關係圖並按規定程序進行審批。劃定保護範圍的卸壓角必須在實際工作中考察確定，在取得實際考察數據之前，可按“防突細則”取值：走向方向卸壓角為56°，傾斜方向上、下方的卸壓角分別為δ3=75°、δ4=75°。在被保護層中進行采掘時，對保護範圍進行效果檢驗。
(5)保護層的回采工作麵與被保護層的掘進工作麵超前距離的確定
根據《防治煤與瓦斯突出實施細則》的規定，為了保證被保護層掘進工作麵的安全，保護層回采工作麵必須超前被保護層的掘進工作麵，其超前距離不得小於保護層與被保護層層間垂距的兩倍，並不得小於30m。
(6)突出煤層中防止在應力集中的影響範圍內布置采掘工作麵
在井巷距貫通點30m前，隻允許其中一個掘進工作麵作業，必須停止另一個掘進工作麵作業;雙巷掘進的，其中一個掘進工作麵作業時，必須停止另一個工作麵掘進;同區段內，上層煤層回采時，下層煤層不得掘進作業。
(7)開采保護層，一般不留煤柱，留煤柱應采取的措施
保護層中盡可能少留或不留煤柱。采掘過程中所留煤柱必須及時填圖。在煤柱影響區進行采掘前，必須首先采取消突措施，並經效果檢驗有效消防突出危險後方可采取安全防護措施進行作業。在回撤煤柱區內支架時，必須執行“四位一體”的防突措施，防止垮塌誘發突出。
(8)在突出煤層或瓦斯噴出區域掘進工作麵的通風方式或局部通風機選擇
巷道掘進工作麵全部實行獨立通風，采用局部扇風機壓入式供風，利用礦井主扇全壓回風。達產時全礦共布置2個掘進工作麵，每個掘進工作麵配備局部通風機2台，1台運行、1台備用。此外每個掘進工作麵采用雙電源供電，掘進工作麵使用的設備滿足“三專兩閉鎖”(專用變壓器、專用開關、專用回路，風電閉鎖、瓦斯電閉鎖)的要求，雙局扇實現自動切換，掘進工作麵風筒具有抗靜電、阻燃性能。
(9)井巷揭穿突出煤層前通風係統和通風設施及采區上山布置方式選擇
在生產過程中，石門揭穿突出煤層前，必須首先形成全負壓通風係統。根據《防治煤與瓦斯突出細則》第95條的要求，在突出危險區石門揭煤時必須在掘進工作麵的進風側設置反向風門，以控製突出時的瓦斯能沿回風道流入回風係統。反向風門應設在圍岩堅固、無積水、支護完好、無拐彎的平巷內，反向風門的數量為兩道。反向風門牆垛可用磚或混凝土砌築，嵌入巷道周邊岩石的深度不得小於0.2m，牆垛厚度不得小於0.8m。門框和門可采用堅實的木質結構，門框厚度不得小於100mm，風門厚度不得小於50mm，風門的橫梢不少於三根。兩道風門之間的距離不得小於4m。每道反向風門都必須有牢固的底坎。不過車的風門，其底坎要求在反向風門關閉後能將其抵牢;過車門的底坎高度以不影響通車為限。每次放炮之前，施工隊的班長負責關閉反向風門並用料石或木料等物將反向門支撐好，使反向風門受突出壓力時底邊有較強的承壓能力。在巷道掘進施工完畢後，應及時撤除反向風門，以完善巷道的暢通性。
本礦井采用走向長壁采煤法，采區內設置有軌道上下山、專用回風上山。上山均布置在煤層底板岩層中，其中回風上山貫通整個采區，嚴禁一段進風、一段回風。防突工作麵回風係統保持暢通，不設控風設施。
(10)其它應注意的問題
本礦井作為保護層開采的17煤層其本身具有煤與瓦斯突出危險性。在保護層中進行采掘前，必須采取掘進條帶預抽、回采範圍網格預抽、順層鑽孔邊采邊抽的綜合抽放方法;經預抽後，煤層瓦斯含量必須降到8.0m3/t以下或煤層瓦斯壓力降到0.74MPa以下，經有資質的單位進行消突效果評估達到消突效果後，方可進行采掘作業。在保護層中進行采掘時，必須采取“四位一體”的綜合防突措施。
在未開采上覆17煤層的區域內開采19煤層時，必須采取掘進條帶預抽、回采範圍網格預抽、順層鑽孔邊采邊抽的綜合抽放方法;經預抽後，煤層瓦斯含量必須降到8.0m3/t以下或煤層瓦斯壓力降到0.74MPa以下，經有資質的單位進行消突效果評估達到消突效果後，方可進行采掘作業。在煤層中進行采掘時，必須采取“四位一體”的綜合防突措施。
