保护层开采的保护范围和效果的研究
保护层开采的基本原理
保护层开采的基本原理
保护层：开采煤层群时，有的突出危险性小，有的大，为保护突出危险性大的煤层，而先开采突出危险性小的煤层或不突出的煤层，后开采突出危险性较大的煤层为被保护层。
原理：保护层先开采后，在其上下煤层发生变形和位移，地应力减小，透气性增加，突出煤层地应力下降。
再通过被保护层的卸压瓦斯强化抽采，煤层瓦斯压力和含量下降。
上部被保护层相对变形量可达20‰，透气性系数增加2000—3000倍。
下部被保护层相对位移膨胀可达4‰，透气性系数增加几百至一千倍。
保护范围内煤层抽采率可达50%以上，压力降至0.6Mpa 以下，含量下降60%，坚固性系数提高48%—100%，从而使保护范围内的煤层丧失突出危险性，采掘时瓦斯涌出量大大减少。
以底板岩巷作为瓦斯抽采巷达到预定目标：工作面超前压力影响、底板穿层钻孔的提前抽采作为前提条件。
开采保护层“三超前”
掘进面超前回采面一个采区；
保护层回采面超前被保护层掘进面一个采区；
被保护层掘进面超前回采面一个采区。
区域措施保护层
开采保护层 保护层：在突出矿井中，预先开采的、能使其它相邻有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层。 被保护层：后开采的煤层称为被保护层。保护层位于被保护层上方的叫上保护层，位于下方的叫下保护层。
保护层
被保护层
被保护层
保护层开采是预防突出最有效、最经济的区域性预防突出的技术措施，几乎所有发生突出的国家都采用该措施，我国1958年成功使用此技术，目前开采保护层的矿井占突出矿井总数的26%。 1、保护作用分析 为什么保护层开采后，能有效消除煤层突出危险性？
下卸压层B7
下卸压层B6
抽采钻孔
底板岩石巷
开采层B8
开采上保护层
进风巷
下卸压层B7
下卸压层B6
抽采钻孔
底板岩石巷
开采层B8
开采上保护层
进风巷
下卸压层B7
下卸压层B6
抽采钻孔
底板岩石巷
开采层B8
开采上保护层
进风巷
下卸压层B7
下卸压层B6
抽采钻孔
底板岩石巷
开采层B8
开采上保护层
进风巷
下卸压层B7
保护层
被保护层
被保护层
δ1
δ3
δ2
δ4
α
保护线
保护层沿倾斜的卸压角
煤层倾角ɑ/（º）
卸压角/（º）
δ1
δ2
δ3
δ4
0
80
80
75
75
10
77
83
75
75
20
73
87
75
75
30
69
90
77
70
40
65
90
《新景矿近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区保护范围及保护效果研究》
《新景矿近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区保护范围及保护效果研究》篇一一、引言煤炭开采作为我国的主要能源产业之一，对于促进经济发展具有举足轻重的地位。
然而，随着开采的深入进行，保护层的近距离开采所带来的安全问题愈发凸显。
其中，煤柱应力集中区成为矿井安全生产的重点研究对象。
新景矿作为典型的煤炭开采矿区，其近距离保护层开采后遗留的煤柱应力集中区问题尤为突出。
本文旨在研究新景矿近距离保护层开采后遗留煤柱应力集中区的保护范围及保护效果，以期为矿井安全生产提供理论依据和实践指导。
二、研究背景及意义随着煤炭资源的不断开采，矿井生产逐渐向深部发展，近距离保护层的开采成为一种常见的开采方式。
然而，这种开采方式往往会导致煤柱应力集中区的形成，给矿井安全生产带来极大的隐患。
因此，研究新景矿近距离保护层开采后遗留煤柱应力集中区的保护范围及保护效果，对于预防和控制矿井安全事故、提高煤炭资源开采效率具有重要意义。
三、研究内容与方法本研究以新景矿为研究对象，采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法，对近距离保护层开采后遗留煤柱应力集中区的保护范围及保护效果进行研究。
1. 理论分析通过查阅相关文献和资料，了解煤炭开采过程中煤柱应力集中区的形成机理及影响因素，为后续研究提供理论依据。
2. 数值模拟利用有限元分析软件，建立新景矿煤炭开采的三维模型，模拟不同开采条件下的煤柱应力分布情况，确定应力集中区的位置和范围。
3. 现场实测在矿井现场进行实际测量，验证数值模拟结果的准确性，同时为后续的现场应用提供数据支持。
四、煤柱应力集中区的保护范围及保护效果1. 保护范围根据数值模拟和现场实测结果，确定新景矿近距离保护层开采后遗留煤柱应力集中区的保护范围。
该范围应包括煤柱及其周边一定范围内的区域，以确保矿井生产安全。
2. 保护效果在确定保护范围的基础上，采取相应的安全措施和技术手段，如加强支护、优化开采顺序等，以降低煤柱应力集中区的风险。
《新景矿近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区保护范围及保护效果研究》范文
《新景矿近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区保护范围及保护效果研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采，矿井生产过程中所面临的挑战也日益增加。
新景矿作为重要的煤炭生产基地，其近距离保护层开采过程中，遗留煤柱的应力集中区问题显得尤为突出。
这一问题的存在不仅对矿井的安全生产构成威胁，同时也影响了煤炭资源的有效开采。
因此，对遗留煤柱应力集中区的保护范围及保护效果进行研究，对于保障矿井安全、提高煤炭资源开采效率具有重要意义。
二、研究背景及意义新景矿作为煤炭资源的重要开采区域，其开采历史悠久，煤层分布复杂。
在近距离保护层开采过程中，由于煤柱的设置和采空区的形成，导致应力集中区的出现。
这一现象不仅加大了矿井安全生产的难度，还可能引发顶板冒落、煤与瓦斯突出等安全事故。
因此，研究遗留煤柱应力集中区的保护范围及保护效果，对于保障矿井安全生产、预防灾害事故的发生具有重要意义。
三、研究方法与内容本研究采用理论分析、数值模拟及现场实践相结合的方法，对新景矿近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区的保护范围及保护效果进行研究。
1. 理论分析：根据煤层地质条件、采矿方法等因素，分析遗留煤柱应力集中区的形成机制及影响因素。
2. 数值模拟：利用数值模拟软件，建立新景矿开采模型，模拟采空区及遗留煤柱的应力分布情况，分析应力集中区的范围及程度。
3. 现场实践：结合现场实际开采情况，对数值模拟结果进行验证，并分析保护层开采过程中所采取的保护措施及其效果。
四、保护范围及保护效果分析1. 保护范围：根据数值模拟结果及现场实践情况，确定遗留煤柱应力集中区的保护范围。
该范围应包括煤柱及其周边一定范围内的采空区。
2. 保护措施：针对遗留煤柱应力集中区，采取合适的保护措施。
如加强支护、合理设置煤柱尺寸、采取预裂爆破等方法，以减小应力集中区的危害。
3. 保护效果：通过现场实践及数值模拟结果的对比分析，评估所采取的保护措施的效果。
如对顶板稳定性、煤炭资源回收率、安全系数等方面的影响进行分析。
大淑村矿2号煤层被保护范围及防突效果的考察确定
大 淑 村 矿 ２号 煤 层 被 保 护 范 围及 防 突 效 果 的 考 察 确 定
赵 学 军 ， 占林 杜 泽 生 于 ，
（ ． 中能 源 峰 峰 集 团 公 司 ， 北 邯 郸 １冀 河 摘 ０６ ０ ２ 煤 炭 科 学 研 究 总 院 沈 阳研 究 院 ， 宁 沈 阳 １０ １ ） ５ ３０；． 辽 １０ ６ 要 ： 淑 村 矿 是煤 与 瓦斯 突 出矿 井 ， 了 检 验 开 采 保 护 层后 ， 保 护 层 的保 护 范 围 ， 行 了各 类 数 据 的 大 为 被 进
一
出规定 》 突 出矿 井 区域 防 突措 施 应 当优 先 采 用 开 ，
采保 护层 。突出矿井首 次开采 保护层 时 ， 当对 被保 应 护层进行 区域措施效 果检验及保 护范 围的实 际考察 。 大淑村 井 田地质构 造单元 位 于太行 山背 斜东翼
南段 的鼓 ｌ 背斜 以 东 ， 一 个被 一 系列 北 东 东 向 断 』 Ｊ 是 裂所 破坏 的东倾 伏 的不 甚 明显 的平缓背 斜 。区 内有
瓦斯涌 出量 为 １ ． ９ｍ。ｔ ９ ４ ／ 。根 据 《 防治 煤 与 瓦斯 突
角 ９～３ 。 随 埋 深 增 加 煤 层 倾 角 有 变 大 趋 势 。 ０。
１２ ０ ７ ２ ７工 作 面 同层 南 侧是 １２ ０ ７ ２ ６工 作 面 （ 在 回 正 采 ）北 侧 为 Ｆ ， 断 层 ， 侧 为 大 淑村 矿 工 业 广 场煤 东 柱， 侧为淑村村 庄保护煤 柱和 Ｆ 西 断 层 。 １４ ０ ７２６ 工作 面正在 回采 。预 设 计 １２ ０ ７ ２ ７采 煤 工 作 面 走 向 长度 为 ５ ０～ ０ 倾斜 长度 ３ ０ ６ ０ｍ， ０～１０ ｍ， 层厚 度 ６ 煤
《2024年新景矿近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区保护范围及保护效果研究》范文
《新景矿近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区保护范围及保护效果研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采，矿井生产中面临的安全问题日益突出。
新景矿作为重要的煤炭产区，其近距离保护层开采过程中，遗留煤柱的应力集中问题尤为突出。
为确保矿井安全生产，本文针对新景矿近距离保护层开采过程中遗留煤柱的应力集中区保护范围及保护效果进行研究，以期为矿井安全生产提供理论支持和技术指导。
二、研究背景与意义新景矿作为煤炭资源的重要产区，其开采过程中遗留煤柱的应力集中问题对矿井安全生产构成严重威胁。
研究遗留煤柱应力集中区的保护范围及保护效果，对于预防矿山压力灾害、确保矿工生命安全、提高煤炭资源开采效率具有重要意义。
三、研究内容与方法1. 研究内容本文重点研究新景矿近距离保护层开采过程中，遗留煤柱的应力集中区的分布规律、影响因素及保护范围。
同时，对保护措施的实施效果进行评估，为矿井安全生产提供科学依据。
2. 研究方法（1）文献综述：收集整理国内外相关研究成果，分析遗留煤柱应力集中的形成机理及影响因素。
（2）现场调查：对新景矿开采现场进行实地调查，了解矿井地质条件、开采方式、煤柱尺寸等实际情况。
（3）数值模拟：利用数值模拟软件，对遗留煤柱的应力分布进行模拟分析，确定应力集中区的位置及范围。
（4）实验研究：通过实验室试验，对保护措施的实施效果进行评估。
（5）数据分析：对收集到的数据进行分析处理，总结规律，为矿井安全生产提供科学依据。
四、遗留煤柱应力集中区的保护范围通过数值模拟和现场调查，发现新景矿近距离保护层开采过程中，遗留煤柱的应力集中区主要分布在煤柱的边缘和中部。
为确保矿井安全生产，需对以下区域进行重点保护：1. 煤柱边缘区域：该区域受到较大的拉伸应力作用，易发生煤柱破坏和冒顶事故，需采取加固措施，提高煤柱的稳定性。
2. 煤柱中部区域：该区域受到较大的压缩应力作用，易发生底鼓和片帮事故，需采取合理开采顺序和支护措施，降低应力集中程度。
23号煤层保护层开采保护效果论证报告
F69正断层：分布于煤矿区西南角，切割了14号煤～标五地层，区内延伸长度约0.13km，断层走向南西～北东,倾向北西，倾角约65～71°，断距约2～6m。
F74正断层：分布于煤矿区浅部东北段含煤地层内，切割了标五～14号煤地层，区内延伸长度约0.17km，断层走向南西～北东，倾向北西，倾角约50°，断距约2～3m。
表1-1-1滥坝煤矿矿区范围拐点坐标表
拐点
X
Y
0
2947377
35568001
1
2947012
35568569
2
2945861
35567644
3
2946152
35567118
开采深度：1595m～1416m。
1.2矿井地质概况
1.2.1地层
煤矿区及周边出露的地层有二叠系中统茅口组、上统峨嵋山玄武岩组、龙潭组、长兴组、大隆组、三叠系下统飞仙关组及第四系。地层走向总体为南西～北东向，倾向北西，倾角6～28°，一般10～16°左右，由浅到深地层倾角逐渐变小。现由老至新分述如下：
1、茅口组（P2m）：主要分布在煤矿区外东南面，岩性以灰岩为主，分上下两段。上段：底部为薄～中层状燧石灰岩及硅质灰岩夹燧石层，为上下段的分段标志；下部以燧石灰岩为主，相变明显；上部为浅灰微带肉红色厚～块状生物灰岩，隐晶质，本段总厚约127～144m。下段：以灰～深灰色厚层状、块状灰岩为主，多含白云质斑块及少许燧石结核，下部夹白云岩。本段总厚约227～244m。
开采上保护层效果检验技术研究
淮南 职业 技术 学院 学报 JOU R N AL O F H U IN AN V OCA T IO N A L & T ECHN ICA L CO LL EGE
N O . 3, 2011 V OL . 11, Ser ial N o. 39
开采上保护层效果检验技术研究
9煤层煤层透气性系数在理论卸压线上是 0. 909 m 2/ MP a2 d, 在理论卸压线以外( - 304. 46 m) 是 0. 301 m2/ M Pa2 d, 在理论卸压线上煤层透
气性系数是卸压线以外的 3 倍。 根据相似模拟实验可得被保护 9 煤层出现应力
卸压区, 根据保护机理可知, 该区域内 煤层应力降 低, 煤层透气性增大, 促使瓦斯排放, 降低煤层瓦斯 压力及含量, 进而消除突出危险性; 实验中得到 9 煤 的最大膨胀量为 2. 2 m m, 膨胀率为 8. 1 , 满足卸 压保护标准。
从图 3 看出, 穿层钻孔瓦斯抽采量随着 762 工 作面的推进呈现先上升再下降 最后趋于稳定 的趋
势。主要是因为 762 工作面回采后, 位于其下的 9 煤煤体受采动影响, 地应力得到释放、缷压, 裂隙开 始发育, 煤层透气性增加, 利于煤层瓦斯运移, 瓦斯 抽采量开始上升; 当开采到一定程度时, 下方煤体充 分缷压, 裂 隙发育 完全, 抽采 量达到 最大值; 随 着 762 工作面继续推进, 煤层顶板下沉, 采空区重新压 实, 9 煤透气性降低, 瓦斯抽采量降低而趋于一稳定 值。经 统 计 截 止 10 月 27 日 抽 采 量 达 到 187 491. 53 m3, 抽采率达 33. 2 % 。
孔号
1
2
3
下保护层开采卸压保护范围及可行性
下保护层开采卸压保护范围及可行性分析魏建平1，李鹏1，王登科1，李波2（1．河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作4540002．中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京100083）摘要：基于有限差分计算方法，对李雅庄矿下保护层开采进行数值模拟分析，得出下保护层开采时被保护层应力分布、变形规律及卸压保护范围等，同时借助模拟结果，运用有效隔水层突水系数法对下保护层突水危险性区域进行划分，并对保护层开采可行性进行分析判断。
结果表明，下保护层开采后卸压保护层角为50ʎ左右，下保护层开采不可行。
关键词：保护层开采；保护范围；突水；可行性中图分类号：TD745文献标志码：A文章编号：1003－496X（2012）10－0158－03Analysis of Pressure－relief Protective Range and Feasibility of Under－protecting Coal Stratum MiningWEI Jian－ping1，LI Peng1，WANG Deng－ke1，LI Bo2（1．School of Safety Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo454000，China；2．School of Resources and Safety Engineering，China University of Mining and Technology，Beijing100083，China）Abstract：Based on finite difference method，the numerical simulation analysis on under－protecting coal stratum in Liyazhuang mine is carried out，the stress distribution，deformation laws and pressure－relief protective range of protected coal seam are achieved．Mean-while，according to the simulation results，using water inrush coefficient method of effective waterproof layer to divide water inrush risky area of under－protecting coal stratum，the feasibility of protective coal seam mining is analyzed and judged．The results show that the under－protecting coal stratum is not feasible when the pressure－relief protective angle reaches up to about50ʎafter mining under－protecting coal seam．Key words：protective layer mining；protection range；water inrush；feasibility《煤矿安全规程》［1］规定：“在突出矿井开采煤层群时，应优先选择开采保护层防治突出措施”。
金佳矿下保护层开采保护范围考察方案优化
治 、科研 与咨询等方面工作 。
５９
煤
炭
工
程
２ ２ ２ 测 定 方 法 ．．
２１ ０ ２年第 ５期
金佳矿属于煤 与 瓦斯突 出矿井 ，采 用平 硐 、斜 井联 合
预计保 护边界线两 侧 ，第一 个钻 孔布 置在保 护层 工作 面 预 计走向保护范 围外 １ｍ，第 二个钻 孔布 置在 保护 层工 作 面 ５ 预计走向保护范 围处 ，第 三个钻 孔 布置在 保护层 工作 面 预 计走 向保护范 围 内 １ｍ；倾 向保 护范 围考察 钻孔 布置 在走 ５
向保护范 围内倾斜 上、下方 预计保 护边 界线 两侧 ，同样 布
开拓 ，划 分 为 １ 、１ １ ２采 区。１ １采 区 开 采 中煤 组 １ 、１ 、 ２ ３
２１ ０ ２年 第 ５期
煤
炭
工
程
金佳 矿 下 保 护 层 开 采保 护 范 围 考 察 方 案 优 化
赵 训 ． ，施 凯 － ，李 复忠
（ ．贵州省矿山安全科学研究 院，贵州 贵阳 ５ ０ ２ ； １ ５ ５ ２ ．贵州省煤 矿瓦斯 防治工程技术研究 中心 ，贵州 贵阳 ５ ０ ２ ； ５０ ５ ３ 贵州 盘江 精煤 股份有限公司 金佳矿 ，贵州 盘县 ５ ３ ３ ） ． ５５ ７
关键 词 ：下保 护 层 开采 ；保护 范围 ；保 护 范 围考察 ；方 案优 化
中图分 类号 ：Ｔ ７ ３ ３ Ｄ １ ． １
文 献标识 码 ：Ｂ
文章 编 号 ：１７ ０５ （０２ ０ － ５ ￣３ ６ １— ９９ ２ １ ）５０ ９ ０
开采被保护层时工作面范围的圈定
１ ． 概 况
本矿上组煤 可采煤层两层 ，即二、三层煤 。二层煤为 作为保护层开采 ，三层煤为突出煤层 （ 被保护层 ）。但由 于北翼采 区二、三层煤平均层间距为７ ｍ，因此二层煤也作 为突 出煤层管理 。二层煤平均厚度４ ． ５ ｍ，三层煤平均厚度
中应予以充分考虑。
２ ． 保护层预抽钻孔沿煤层走 向以及倾 向控制范 围
保 护 层工 作 面 的预 抽钻 孔 经 工作 面下 方 的 底板 岩 石巷
道 （ 专用瓦斯抽放巷 ）进行打钻预抽 。由于保护层为上保
护 层 ，因此 保 护层 工作 面 的预 抽 钻 孔也 覆盖 了被保 护 层工
９ ． ６ ｍ；煤层倾角平均２ ２ 。３ ０ 。
此次设计的４ ３ ３ １ 工作面为４ ３ 区第一亚阶段第二个工作 面 ，第一个工作面４ ３ ２ １ 已基本 回采结束 。
二
层
煤
开
切
＝
按当前原煤 出售价格每吨２ ０ ０ 元来计算：２ ０ ０× ４ ０ ３ ２ ７ ８ ０ ０（ 万元 ）。上式说 明，若将新掘安 装石 门与原安装
鼹
石 门之 间的岩柱增加到 ｌ Ｏ ｍ时 ，不但经济上损失约８ ０ ０ 多万
元 ，而 且 造成 了煤炭 资 源的 严重 浪 费 。
保 护 层 工 作面 回采 结 束后 ，被保 护 层 开切 眼 与停 采 线
错７ ｍ）再次 内错６ ． ２ ｍ。如果以三层煤开切眼位于二层煤 正下方为基准 ，那 么在新掘安装石门与原安装石门岩柱为 ｌ Ｏ ｅ的 情 况 下 ，三 层煤 回采 时走 向长 度 缩 短 了１ ｒ ３ ． ２ ｍ。这
４ ３ ３ ｌ 上覆４ ３ ２ １ 工作面在 回采过程 中显现 出矿压大 、瓦 斯大等问题 ，充分证明了上述历史遗 留问题给４ ３ ２ １ ３ ２ 作面 造成的不利影响。因此 ，上述问题在４ ３ ３ １ Ｙ ｉ 作面设计过程
高瓦斯抽采条件下保护层开采保护效果研究
ｄｏ ｉ ：１ ０ ．１ １ ７ ９ ９ ／ｃ ｅ ２ ０１ ４ ０３ Ｏ１ ６
煤
炭
工
程
Ｖｏ １ ． ４ ６， Ｎｏ ． ３
Ｃ０ＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｎｏ ． ３，２ ０１ ４
高 瓦 斯 抽 采条 件 下保 护层 开 采保 护效 果 研 究
ｈａ ｔ ｔ ，ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｌ ｇ ｈ—ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｇ ａ ｓ ｄ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ，ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ａ ｍ．
Ｓｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｆ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓｅ ａ ｍ Ｍｉ ｎｉ ｎｇ Ｕｎｄ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ Ｇａ ｓ Ｄｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ
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Ｌ Ｉ Ｙ ａ ｏ ，Ｌ Ｉ Ｊ ｕ ｎ— ｊ ｉ ａ ｎ ，Ｓ ＨＩ Ｂ ｉ —ｍ ｉ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｈ ａ ｏ
保护层采面防突效果评价分析
的 突 出危 险 性 ． 安 全 生 产创 造 了有 利 条件 。 为
关 键 宇 ： 护 层 ； 突 ； 价 保 防 评
根 据 多 年 采 掘 工 作 面 的 实 践 及 己 ｌ． ６１ ７煤 层 挥 发 分 指 标
随着 机 械化 程 度 的不 断 提高 ． 开采 强 度 不 断加 大 ． 井 开采 矿 不 断 向深 部延 伸 ． 井 瓦斯 涌 出量 不 断增 大 。 其 是 矿井 的 己三 矿 尤
值 超 标 ８次 ， 护 层 保 护 范 围 内 ＡＰ超 标 １ ，值 超 标 ２次 ， 保 次 厂 值 超 标 １次 。 根 据 以 上 情 况 分 析 非 保 护 区 范 围 内 己 ｌ．７ ６１ —
２ ０Ｏ机风 两 巷 外 围 工 程 掘 进 期 间所 取 煤 样 ＡＰ、、 值 经 常 出 ３３ 厂 现 超 标 现象 进 入 保 护层 区 内 己 ｌ． — ３ ３ ６１ ２０ ０机 风 巷掘 进 期 间 ７
学术 探 讨
２ １ 年 第３ （ 第 １１ ０２ 期 总 ４ 期）
摘 要 ： 对 近 距 离保 护层 开采 后被 保 护 层 消 突 效 果进 行 研 针 究 ．以 己 １ — ３ ３ ６ ２ ０ ０被 保 护层 工作 面为 例 ，采 用 了残 余 瓦斯 压 力 、 余 瓦斯 含 量 、 保 护 层 煤 层厚 度 变形 情 况 。 采保 护 层 与 残 被 开
未 开 采 保 护层 工作 面 瓦斯 参数 变化 情 况 分 析 结 果 表 明 ： 已由
突 出危 险 区域 转化 为非 突 出 区域 ． 采 保 护 层 消 除 了煤 与 瓦斯 开
所 取 煤 样 ＡＰ ｋ值 很 少 出现 超 标 现 象 ． 明 煤 体 强 度 增 大 。 ｆ， 说 突
煤矿开采过程中保护层的应用方法和效果分析
煤矿开采过程中保护层的应用方法和效果分析摘要：煤矿开采过程中，瓦斯的防治工作是制约着煤矿企业能否安全生产的关键因素之一，必须予以重视。
目前，煤矿企业大多都采用保护层开采的方法来对煤与瓦斯突出进行防治，并且在实践过程中发现其是最为有效和最为经济的方法之一。
本文将对煤矿开采过程中保护层的应用方法和效果进行简要的分析和探讨。
关键词：煤矿开采；保护层；应用方法；效果分析中图分类号：tg333.7 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）23-577-01在煤矿开采领域，开采保护层是防止煤与瓦斯突出是公认的最为经济有效的方法之一。
保护层一般是指在突出矿井的煤层群中首先对无突出或有突出但危险性小的煤层，然后对有突出危险性高的煤层进行保护层开采，对高危险性的煤层进行保护来消除或者减小突出的危险性，从而达到防止煤与瓦斯突出的目的。
我国1958年在北票和重庆等煤矿内对开采保护层进行试验，并且取得了很好的效果，然后在全国范围内对于有条件的突出矿井进行了推广应用。
在应用过程中发现开采保护层可以使低透气性厚煤层实现高产高效的安全煤矿生产，而且结合瓦斯的抽放可以实现巨大的环境效益，所以保护层开采在煤矿开采中发挥着重要的意义。
一、煤矿开采过程中保护层的应用方法保护层是指将突出危险性大的煤层进行保护而开采不突出或者突出危险性小的煤层，对于后开采的有突出危险的煤层称作被保护层，根据保护层相对于被保护层的位置将位于被保护层上面的保护层称之为上保护层，位于被保护层下面的保护层称之为下保护层。
保护层的先行开采，使得保护层周围的岩层和煤层会向着采空区的方向移动和变形，从而降低了保护范围内的应力，促使突出煤层发生膨胀变形，增加了其透气性，以便瓦斯的解吸排放。
瓦斯的解吸排放降低了瓦斯压力，从而保证了煤的机械强度，使得突出煤层的危险性有所降低或者消除。
保护层的开采，可使得被保护层的应力、煤的结构以及瓦斯的压力发生明显的变化，从变化的时间上来看，首先发生的是卸压作用，有的卸压过程发生在保护层工作面前的10～20m处，而一般是发生的保护层工作面的后方，一旦膨胀变形速度加快，瓦斯压力就将会发生一些显著的变化。
远距离下保护层开采保护范围扩界研究
第 １ １ 卷第 １ 期
２ ０ １ ４年 １ 月
华北科技学 院学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎ ｏ ａ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ １ ．１１ Ｎｎ ｌ
Ｊ ａ ｎ ．
２ ０１ ４
远 距 离 下 保 护 层 开 采 保 护 范 围扩 界 研 究
余 陶 ， 卢 平 ， 孙金华 ， 郭厚 洋
（ １ ．中国科学技术大学 火灾科学 国家重点实验室 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ２ ６ ； ２ ．安徽建筑大学 安全工程系 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ２ ２ ）
ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒ ｍ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ａ ｍ ｂ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ； ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ｄ ｅ —
ｍｉ ｎ ｅ，ａ ｎ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｏ ｆ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｚ ｏ ｎ ｅ ｗａ ｓ
突出煤层上保护层开采与保护效果分析
孵
突出煤层上保护层开采与保护效果分析
刘 来 运
（ 平煤股份八矿 河南 平项 山 ４ ６ ７ ０ ９ ９ ） 摘 要： 在煤炭开采过程中， 煤和瓦斯突 出问题 一直广受关注 ， 这种 基于物理力学性 质综合作用 的结果 ， 需要将地 应力、 瓦斯压力 以及煤岩 力学性质 综合在 一起进 行考虑。当地应力和瓦斯压力较 高， 或者煤体强度较低 以及 结构遭 到破 坏和层 理紊 乱时， 煤和 瓦斯突 出的危 险就会 出现 。因此， 有必要对突 出煤层上保护层 开采 与保护 效果进 行分析 和论证 ， 找到其中存在的 问题和解决的途径， 为煤炭开采提供信息支持。 关键 词： 突出煤层： 保护层开采； 保护效果； 效果分析 中图分类号： Ｔ Ｄ７ １ ３ ＋ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
的任 采 一 层 ， 够 能够 对 ５ 煤 的 开采 起 到 良好 的保 护 作 用 。 ３ ． ２沿 倾 斜 方 向 的保 护 效 果 分析
本况采 区 ４ 、 ５ 煤层在经过鉴定之后认 定为突 出煤层 ， 并且在４ 煤一 ４ ３ ２ ｍ 和５ 煤－ ５ ４ ６ ｍ处都处于突出危险区。１ ６ ５ ７ ９ Ｉ作面的标 高位 于一 ４ ２ １ 到一 ５ ３ ４ ｍ 之 间， １ ６ ５ ７ ９ 工作面的标高介于一 ５ ６ ５ ￣ 一 ５ ９ ８ ｍ 之间。 因此 ， 要选择为出现 突出 危 险的煤层作为解放层 ， 目的在于能够保护突 出煤层， 使之能够完成卸压开 采 。１ ６ ５ ７ ９ Ｉ作面位于５ 煤采 区第 四块段， 地层倾角位４ 。 ＿ ６ ｏ ， 均值为５ ｏ 。这一 工作 面５ 煤属于突出煤层 ，并且处在无 突出的危险区域，但 是在其 正下方 ， １ ７ ２ ３ ６ 工作面则处在 突出危险区， 能够为抽采保护层卸压瓦斯， 而在１ ６ ５ ７ ９ 工
煤炭开采保护层与被保护层保护效果分析
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1B4 煤层瓦斯及突出危险性西二采区4-1 煤层瓦斯含量5.01m3/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22000m3，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。
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ｌａｙｅｒ ｍｉｎｉｎｇ．ａｎｄ ｔａｋｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ’８ ｒｅｓｕｌｔ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｓｅａｍ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｃｏｐｅ
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
８０
ａｓ
ｔｏ
ｇｕｉｄｅ ｓａｆｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
ｍａ／ｍｉｎ，建议采用孔板流量计法进行测量。
４考察内容及考察技术方案
４．１考察内容
５．２煤层瓦斯压力测定
在测压钻孔封孔工作结束后，接好压力表开始瓦斯压力 测定，钻孔内瓦斯压力逐渐升高，待压力稳定后测定的值即
为煤层原始瓦斯压力。保护层开采后，由于卸压和瓦斯抽放
（１）４２２２８９煤层工作面始采线煤柱对保护层（Ｂ８煤层）
・第２７卷第７期
２００８年７月
煤炭技术
Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ！．２７．Ｎｏ．７ Ｊｕｌ，２００８
保护层开采的保护范围和效果的研究
涂德汉
（淮南东辰公司鑫蔡煤矿，安徽淮南２３２０５２）
摘要：通过对保护层开采引起瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层变形、钻孔瓦斯涌出量等参数变化的考察和分析，能
够掌握保护层开采的保护范围与效果，并根据此研究结论，制定措施，以指导安全生产。 关键词：煤层；保护层；保护范围 中图分类号：ＴＤ８２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—８７２５（２００８）０７—００６３—０２
收稿日期：２００８—０３—０５；修订日期：２００８—０５—０５
巷工业性试验表明，此项技术已趋成熟，可以在类似条件下 推广应用。 （４）工业性试验的成功说明，可合理选择施工工艺，科学 设计，理论联系实际是基础，严把掘进头是关键。
作者简介：涂德汉（１９６７一），男，安徽舒城人，助理工程师。１９９０年毕业于徐州煤炭建筑工程学校地下采煤专业，现任鑫蔡煤矿 一号井技术井长。
内，工作面煤层赋存相对稳定，地质构造简单。但由于煤层倾 角太大，采用倾角３０。放炮落煤回采工艺，＇ｒ型柔性掩护支架
吉抽 ‘。。 ２
保护层工作面概况
鑫蔡煤矿４２采区的保护层开采方式是以上保护层开采
被保护层工作面概况
４２采区的被保护层煤层髓煤层工作面，根据原煤炭工
方式为主。作为突出煤层Ｂ８的上保护层的４２２２８９工作面， 煤层倾角为６３—８８。，平均７２０，属于急倾斜煤层。根据地质
４．２考察技术方案
用深部基点法测定煤层顶底板相对变形，变形钻孔施工
时要求钻孔进入煤层顶板１．０ ５．４瓦斯抽放量测定
ｉｌｌ。
４．２．１考察巷道的布置 要对Ｂ９煤层开采后Ｂ８煤层内发生的变化进行考察，必 须向懿煤层打钻，布置相应的仪器和设备，定期进行观测。 这些工作不能与考察期间的生产相冲突。根据４２采区目前
由于被保护层工作面上邻的区段已经回采，测定工作面 上部保护边界没有实际意义。因此，此次考察只设计了工作
面下部边界的考察。同样布置３个瓦斯压力测定的考察钻
孔，向下倾斜，其倾斜角分别为一４．５０，一２８．５０，一４ｌ。。
４．２．４保护层开采及卸压瓦斯抽放的影响考察
万 方数据
４
效益分析
（１）经济效益。采用中深孔爆破技术，改变装药结构，起
爆破￡＝１．３。２
ｍ。
（３）经过三水平轨道上山、三水平皮带暗斜井、南翼皮带 爆点的位置，调整掏槽形式和装药量，提高掏槽效果，增加炮 眼长度提高爆破率，减少单位体积装药量，减少雷管用量，可 减少爆破应用的１０％以上。 （２）社会效益。小循环的掘进速度，掘进单进平均每月
５．１钻孔瓦斯自然涌出量测定
数，也是衡量保护层开采的卸压程度，以及卸压瓦斯抽放的 重要指标。它可以在测压孔中测定，也可在抽放钻孔中测 定。当Ｂ８煤层受到保护层开采影响之后，煤层变性增加，透 气性明显增大，预计此时钻孔瓦斯自然涌出量将达到０．１一
１．０
采区的保护效果及范围进行实际考察，考察结果对急倾斜煤 层保护层开采具有重要的参考价值。
沿走向的保护范围（保护角）。
等综合作用，将导致一定范围内瓦斯压力的下降。瓦斯压力 下降到一定值以后，可以通过孔口排气孔将瓦斯压力卸掉， 然后测定瓦斯流量，用于计算煤层透气性系数。为了减少钻 孔内瓦斯压力的平衡时间，尽快测出煤层原始瓦斯压力，可
采用向钻孔内注氮气的方法。 ５．３煤层顶底板相对变形测定
（２）４２２２８９煤层工作面下侧煤柱对保护层（Ｂ８煤层）沿 倾斜方向的保护范围（保护角）。 （３）４２２２８９煤层工作面开采及卸压瓦斯抽放，引起保护 层（Ｂ８煤层）瓦斯压力、煤层瓦斯含量、钻孔瓦斯流量、煤层 变形和透气性等参数的变化。 （４）４２２２８９煤层工作面开采对保护层（Ｂ８煤层）卸压瓦 斯的影响。
的巷道布置情况，必须掘进１条专门的考察巷道。这条巷道
瓦斯抽放量测定采用孔板流量计法进行测定。瓦斯抽 放系统孔板流量计安装在钻场瓦斯管和抽放巷瓦斯管路的 末端，用以测定各钻场和整个瓦斯抽放巷的瓦斯抽放量，每 个钻场布置１个孔板流量计，抽放巷瓦斯管路末端布置１个
孔板流量计。
设计布置在位于Ｂ８煤层下的Ｂ６煤层内。这种布置的优点
穿越Ｂ８煤层，进入顶板内１．０ ４．２．５考察钻孔的要求
ｍ。
问。在走向方向上，按上保护层考虑，其卸压角为４５０，故在 被保护的Ｂ８煤层中，西部的保护边界要比Ｂ９煤层的开切眼
向东缩进１２ ｍ左右，东部的保护边界要比Ｂ９煤层的停采线 向西缩进１２ ｍ左右。根据Ｂ９煤层的保护范围，被保护的腿
煤层工作面参数确定为：工作面走向长１６４ ｖｉｉ，倾斜长７２
４．２．３倾斜保护范围的考察
（２）在瓦斯治理过程中，通过试验发现利用走向穿层钻 孔抽放被保护层卸压瓦斯效果特别明显，抽放体积分数达到 ５０％以上，今后开采类似煤层群可以借鉴这种治理方法。 （３）保护层开采过程中，被保护层有大量瓦斯进入保护
层工作面的采空区，在上水平老空巷进行抽放，抽放体积分 数高达３０％．５０％以上，今后在保护层开采期间尽可能布置 高抽巷进行抽放。
是Ｂ９煤层开采引起的扰动对该巷道影响较小，同时Ｂ９煤层
测定孔板两端的压差可采用倾斜水柱计，测定抽放管路 中的抽放负压可采用水银计，测定抽放管路中的瓦斯体积分
数可采用高体积分数瓦斯检定器。
开采引起的岩体破裂是先影响船煤层，再影响钻孔，有利于
完整记录Ｂ８煤层内发生的变化。 ４．２．２走向保护范围的考察
６
，、
＊士
”。９
道为界，东边以断层为界，西边以机轨石ｆ－ｊ的岩石下山的煤 柱线为界。工作面参数为工作面走向长１８８ ｍ，倾斜长７２
ｍ，
。
急倾斜煤层保护层的顶板垮落有特殊性，因而考察其保 护范围及其效果有重要意义。通过对保护层开采的科学研 究，可以更好地指导安全生产。
１
煤层厚度为１．５—２．１ ｍ，倾角６３．８８０，平均７２０。开采范围
结论
（１）此次考察是在原有巷道布置基础上进行的，使考察
４２采区的Ｂ８煤层走向保护边界的考察在机轨石门的岩 石下山保护煤柱线处进行。共布置３个瓦斯压力测定的考
察钻孔，设计开孔位置在Ｂ６煤层考察巷道中。考虑到打钻
钻孔施工较困难。有条件进行类似考察时尽可能将考察巷
布置在顶板煤层中．以便于钻孔施工。
和测定透气性系数的需要，走向保护范围的考察钻孔倾角设 计为２２０左右，这时钻孔与明煤层垂直相交。
万 方数据
护范围内通过测定Ｂ８煤层的瓦斯压力、透气性
此璐煤层的开采范围在倾斜方向上定为…３８９
和支护方式与Ｂ９煤层相同。
压角为８０。，卸压范围覆盖４２采区的整个Ｂ８煤层部分。因
４５９
ｍ之
系数、煤层相对变形和钻孔有效抽放半径，考察保护层开采 及卸压瓦斯抽放的影响。共布置３个测压孔，２个变形孔和 ２个瓦斯流量孔，这些孔均垂直于被考察的Ｂ８煤层，且要求
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ＲｅｓｕＩｔ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ
ＴＵ Ｄｅ—ｈａｎ
（Ｘｉｎｃａｌ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ，Ｄｏｎｇｅｈｅｎ Ｃｏｍｐａｎｙ．Ｈｕａｉｎａｎ ２３２０５２－Ｃｈｉｎａ）
Ｍｉｎｉｎｇ
ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｌｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｍｉｎｉｎｇ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｇａｓ ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｃｏａｌ￥ｅａｎｌ，ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ，ｔｈｅ ｇｕｓｈｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｇａｓ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｆｒｏｍ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｈｏｌｅ，ａｎｄ ｓｏ ｏｎ，ｗｅ ｃａｎ ｇｒａｓｐ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
构造确定该保护层的开采范围为倾斜上方以机轨石门相接 的一３８９ ｍ巷道为界，倾斜下方以机轨石门相接的一４５９ ｍ巷
业部《防治煤与瓦斯突出细则》和４２采区的保护层与被保护 层工作面的巷道布置关系，在倾斜方向上，４２采区的Ｂ９煤层 开采后，经计算得出，对Ｂ８煤层的上部卸压角为９６０，下部卸
电雷电岳电雷８雷电雷电雷电舌雹雷电瘩吧蓝电盎、雹雷电雷雹雷辱窖召雷电雷矗６电雷电雷魄乜雷电雷电雷也６毫雷雹雷电雷电Ｇ８雷雹雷电雷母雷电岳吧雷电客也雷ｅ雷电窖电雷电右雹雷电雷电雷电—盛８客雹雷县雷电Ｇ
ｍ，
此次考察方案共设计了１３个考察钻孔，其中Ｊ１个测压 孔和２个变形孔，这是考察工作必须达到的钻孔数量。因此 在钻孔施工、封孔、测量仪表的安装和观测过程中，必须精心 施工，妥善保护，防止钻孔损坏。 ５
煤层厚度为５．０—８．０ ｍ，倾角６３—８８０，平均７２９，其回采工艺
３保护层开采保护效果及范围考察依据
《防治煤与瓦斯突出细则》的规定：“矿井首次开采保护 层时，必须进行保护效果及范围的实际考察，并不断积累、补 充和完善资料，以尽快得出确定本矿保护层有效作用范围的 参数”。 尽管鑫蔡煤矿以往已经进行过保护层开采试验，但对于