煤炭开采保护层与被保护层保护效果分析

摘要：通过对开采14125保护层工作面前后，14124煤层各种参数的变化对比，论证了5槽煤层对4槽煤层的保护效果。 关键词：保护层；效果分析 1 b4煤层瓦斯及突出危险性 西二采区4-1煤层瓦斯含量5.01m 3/t，瓦斯压力1.2mpa（重庆分院实测）。从建井期间揭煤情况看，4-1煤层具有较为严重突出危险性，建矿以来4-1煤层突出10次，1987年西二运输石门揭煤突出煤量1576t，瓦斯 22000m 3，这次突出是全淮南矿区突出强度最大的一次。投产以来多次石门揭露4-1煤层，均采取了卸压排放钻孔、远距离放炮等专项治理措施才确保安全施工。西二-370m石门1993年揭b4煤层之前曾进行了打钻测压，突出指标δｐ＝10，ｐ＝1.0mp，ｋ=18.5，ｄ=0.61，为突出危险区。采取排放钻孔措施揭穿煤层后，各项指标均降至临界值以下，具体为：f=0.72，δｐ=9.5，ｋ=13.19。

2 上保护层开采设计 西二b组采区b5煤层平均厚度为1.3m，与b4煤层层间距为6～11m左右，平均8.3m，属于近距离上保护层开采类型。 2.1 保护层与被保护层工作面回采巷道布置 b4煤层西翼一阶段(即14124)和上保护层b5煤层一阶段(即14125)上风巷由西二回风付石门施工b5提料斜巷至西进风井煤柱标高，与西二回风石门相透，形成进回风系统。14124下顺槽由b4煤层下山直接向西施工，14125下顺槽由b4煤层下山施工进风斜巷至b5下顺槽标高。该块段14125上风巷与14124上风巷平距外错2m，14125下顺槽与14124下顺槽平距外错7m，14125始采线、终采线与14124外错平距为10m。西二采区b5煤层一阶段14125工作面设计上风巷长545m，下顺槽长601m，倾斜宽150m，预计在保护范围内的b4煤层一阶段14124工作面走向525m，倾斜宽140m。工作面布置见下图。 2.2 b4煤层底板巷道布置 从西二b组采区b4煤层底板通风上山-411m标高处开始，在14124工作面中部的b4煤层底板砂岩中布置一条14124底板抽排巷，岩巷到b4煤层底板的垂距为23～25m，长度597m。底板抽排巷采用断面为2.4×2.4m的直墙半圆拱，锚喷支护。 从14124工作面采止线正下方开始，在底板抽排巷两帮布置钻场。钻场间距30m，钻场长宽高=2×3×2m，采用锚喷支护，共设计15组钻场，由东向西编号依次为1#～15#。

3 14125工作面开采对14124工作面保护效果分析 b5煤层在本区平均厚度1.3m，与b4煤层层间距平均为8.3m左右，属于近距离上保护层开采类型。该煤层在本区赋存较稳定，b5与b4煤层层间岩层以砂岩为主，其次为砂页岩和页岩。b5煤层作为b4煤层的上保护层先期开采后，必然对上部b4煤层的瓦斯、地应力起到一定程度的卸压作用，进而使煤层的突出危险性得以减弱乃至消除。 3.1 上保护层保护作用的理论分析 保护层的保护作用随层间距的增大而减小，达到某一临界距离时，保护作用消失。确定上保护层的有效层间距，可以采用如下三种方法确定。 (1) 根据《防治煤与瓦斯突出细则》的推荐，缓倾斜和倾斜上保护层开采的有效垂距为小于50m。 (2) 根据保护层厚度、顶板管理方法、回采工作面长度和开采深度等因素，按如下公式确定上保护层开采的有效垂距： s 上= h 上β 1β 2 式中：s 上-上保护层的最大有效层间垂距，m； h 上-上保护层的理论有效层间垂距，m，它与工作面长度a和开采深度h有关，当a＞0.3h 时，则取a=0.3h，但a不得大于250m； β1-保护层开采影响系数，当m≤m o时，β1=m/ m o，当m＞m o时，β 1=1； m-保护层开采厚度，m； m o-开采保护层的最小有效厚度，m； β 2-层间硬岩（砂岩、石灰岩）含量系数，以η表示硬岩在层间岩石中所占的百分比，η≥50%时，β 2=1-（0.4η/100），η＜50%时，β 2=1。 按照这一方法的计算公式计算得出的14125工作面上保护层开采的有效保护垂距为58m。 (3) 保护层的保护作用不仅与层间距离有关，而且与保护层的开采厚度有关。因此，在讨论保护作用时，应把保护层厚度与层间垂距结合起来考虑，引入相对层间距离的概念，即层间垂距与采高的比值r=h/m。相对层间距越小，保护作用越充分，反之亦然。