近距离保护层开采对被保护层防突效果分析

(1.Department of Safety Science 驭 Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000 China;2 Safety Department of Henan Institute of Enginnering, Zhengzhou 451191，China) Abstract：The protective seam mining is one of the most important regional prevention measures for prevents and controls the coal and gas outburst, also the most economical and effective method. This article take the Wang xingzhuang Coal Mining protective seam experiment as an example, carries on the protective seam mining theoretical analysis, and analysis on the field test result contrastive. The forecast target of 11051 working surfaces protected inside and outside also as before and after the predictors were compared and analyzed, after the exploitation of the protection layer, the forecast target of protected working surface fall to the marginal value below, obtained a good against coal and gas outburst effect, simultaneously also established a set feasible and universal suitable method to carry on the risk appraisal of being protected seam coal and gas outburst. key words：protective seam mining；coal and gas outburst；against outburst effect
煤炭科技
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悦韵粤蕴 杂悦陨耘晕悦耘 驭 栽耘悦匀晕韵蕴韵郧再 酝粤郧粤在陨晕耘
文 章 编 号 ：1008-3731（2010）04-0082-02
圆园员园 年第 4 期 晕燥. 4 圆园员园
防冲工作面卸压爆破钻孔参数的确定
赵从国
（徐州矿务集团有限公司 总工程师室，江苏 徐州 221006）
摘 要：卸压爆破是冲击地压解危的主要措施之一，卸压爆破的效果与爆破参数的确定有
万方数据
开采取得了良好的效果。 （猿）保护层开采减少了被保护层工作面治理瓦
斯的工程投入，产生了良好的经济效益和安全效益。
参考文献： ［员］ 李凯歌，别新峰援郑州地区煤矿事故案例汇编[M]援徐州：中国
矿业大学出版社，2005援 ［2］ 袁 亮援松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术［酝］援北京：煤
炭工业出版社，圆园园源援圆员员原圆员圆援 ［3］ 胡千庭援煤矿瓦斯抽采与瓦斯灾害防治［酝］援徐州：中国矿业
摘 要：开采保护层是防治煤与瓦斯突出重要的区域性措施之一，也是最经济、最有效的手
段。以王行庄煤矿保护层开采试验为例，进行保护层开采的理论分析和现场试验结果的对
比分析。对 11051 工作面受保护前后和保护范围内外的预测指标进行了对比分析，得出保
护层开采后受保护工作面的预测指标均降到临界值以下，取得了良好的防突效果，同时也
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各测点超前于 11053 工作面切眼距离 / m
1 ———11051 工作面回采期间预测指标值；2 — ——11051 巷 道掘进期间预测指标值；3 — ——预测指标 驻h2 的临界值
图 3 钻孔最大钻屑解吸指标 驻h2 预测结果 从图2 和图 3 可以看出，二 3 煤 11053 工作面 回采前，11051 下顺槽掘进过程中的预测指标基本 上都超出临界值，具有突出危险性。其中钻孔瓦斯 涌出初速度平均 值为 5. 3 L/min，最大 值为 6 L/ min，超标率为 72. 7%；钻屑解吸指标吟h2 平均值为 220 Pa，最大值为 250 Pa，超标率为 81. 8%。二 3 煤 开采后，11051 工作面的预测指标都达到临界值以 下，原因是保护层开采后，其周围的岩层及煤层向 采空区方向移动和变形，地应力发生重新分布，被 保护层卸压地应力降低，煤层膨胀变形，透气性增 加，瓦斯解吸、排放能力增高，煤的机械强度提高， 被保护层的瓦斯动力参数发生重大变化，突出危险 性降低或者消除。 另外，从图 2 和图 3 还可以看出，在超前距为 0 m 附近的预测指标基本上都高于 11051 下顺槽 掘进过程中未受保护时的数值。这是由于此时 11051 回采工作面在处于集中应力带上，在此区
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Hale Waihona Puke Baidu
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图 1 保护层开采防治煤与瓦斯突出原理
从图 1 可以看出，卸压作用是引起其他因素变 化的依据，只要突出煤层受到一定的卸压作用，煤结 构、瓦斯动力参数便发生如上顺序的变化，都有利于 消除突出或者使突出危险性有所降低。 1. 2 试验区概况
王行庄煤矿首采二 3 煤的 11053 工作面作为保 护层工作面，以下部二 1 煤的 11051 工作面作为被 保护层工作面。二 3 煤位于太原组大占砂岩之上，下 距二 1 煤 20 m 左右。煤厚 0 耀 6. 66 m，平均厚 1. 33 m。二 1 煤位于山西组大占砂岩之下，距太原组顶界 一般 7 m 左右，煤厚 0 耀 24. 76 m，平均 7. 07 m。两煤 层相对层间距为 15. 4 m。在二 1 煤底板标高-170 m 至-110 m 处二 1 煤和二 3 煤合层，11053 工作面在此 开切眼进行回采，对应此区域的 11051 工作面被选 为试验区。 1. 3 二 3 煤开采对二 1 煤的保护作用分析
煤体强度增高
煤体抵抗破坏 能力增加
瓦斯参数进行了测定，根据王行庄煤矿防止煤与瓦 斯突出效果检验的经验，采用钻孔最大钻屑解吸指 标 驻h2 和钻孔瓦斯涌出初速度 q 作为预测指标，钻 孔最大钻屑解吸指标 驻h2 的临界值为 200 Pa，钻孔 瓦斯涌出初速度 q 的临界值为 5 L / min，测定结果 如图 2 和图 3 所示。
着重要的关系。根据爆破理论，对常规孔径及与之配用的炸药进行计算，从而确定了合理的
孔间距和孔深等参数，为有效解除冲击地压危险奠定了理论基础。
关键词：冲击地压；卸压爆破；钻孔间距；钻孔深度
中图分类号：TD324
文献标志码：B
1 冲击地压危险区概况
近年来，徐矿集团本部已有 6 个矿井采深超 过了 1 000 m，并且以 8 耀 12 m /a 的速度递增。随着 深度的增加，冲击地压发生的危险性不断增大。经鉴 定，其中 5 个矿井煤层或顶板具有强冲击危险，采掘 活动中需采取卸压爆破解危措施。而要获得理想的 解危效果，必须先确定合理的爆破参数。
3 结论
（员）理论研究表明，保护层开采措施在地应力、 瓦斯和煤的物理力学性质等突出主导因素等方面都 起到了积极的作用。利用保护层开采的一般理论，选 择非突出或者弱突出煤层作为保护层开采，然后开 采被保护的突出煤层，借此对其进行保护。
（圆）二 猿 煤开采后，在二 猿 煤保护层保护范围 内，二 员 煤的突出危险性得到了较好的减弱，保护层
大 学 出 版 社，圆园园苑 援 员源苑 原 员源愿 援
作者简介：魏二剑（1984—），男，河南镇平人，河南理工 大学安全科学与工程学院硕士在读，主要从事瓦斯灾害预测 与防治方面的研究。
《防治煤与瓦斯突出规定》指出，倾斜煤层的上 保护层与被保护层之间的有效垂距不超过 50 m。我 国突出矿井上保护层开采的实践表明，在保护层厚 度小于 1. 5 m，层间距 9 ~ 60 m 的条件下，上保护层 开采取得了防止煤与瓦斯突出的良好效果。
王行庄煤矿二 3 煤平均厚度为 1. 33 m，二 3 煤 与二 1 煤的层间距约为 20 m，而且为松软煤层，有利 于实现保护层开采对被保护层的卸压作用，进而会 降低或消除被保护层的突出危险性。因此，开采二 3 煤作为二 1 煤的上保护层将取得良好的防突效果。
万方数据
透气性的松软煤层而言，需要时间长，容易造成生 产接替紧张。
开采保护层是防治煤与瓦斯突出的区域性措 施，也是最经济、最有效的手段。自从 1933 年法国最 先使用这项措施以来，几乎所有发生瓦斯突出的国 家，只要有保护层，都会优先开采。
1 保护层开采理论分析
1. 1 保护层开采防突机理 国内外的考察资料证明 [ 2 - 3 ]，保护层开采后，被
保护层的应力应变状态，煤结构和瓦斯动力参数发
圆园员园 年第 4 期
魏二剑等：近距离保护层开采对被保护层防突效果分析
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生显著变化。保护层防治煤与瓦斯突出的原理如图 1 所示。
压力降低 煤层卸压
激发突出的 作用减少
透气性增大 瓦斯排放
瓦斯压力 梯度降低
发生突出的 瓦斯作用减少
消除或降低 煤与瓦斯突
出危险性
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煤矿 安全
煤炭科技
悦韵粤蕴 杂悦陨耘晕悦耘 驭 栽耘悦匀晕韵蕴韵郧再 酝粤郧粤在陨晕耘
文 章 编 号：1008-3731（2010）04-0080-03
圆园员园 年第 4 期 晕燥. 4 圆园员园
近距离保护层开采对被保护层防突效果分析
魏二剑 1，田坤云 2，张 群 1
(1. 河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 454000；2. 河南工程学院 安全工程系，河南 郑州 451191)
2 工作面爆破参数的确定及实施
2. 1 炮眼间距
根据爆破理论，炸药爆炸后，形成的裂隙圈的半
径为
蓸 蔀 Rp =
bP2 滓T
1
a rb
其中 P2 为孔壁初始冲击压力峰值。
（1）
域内煤层承受的应力高于原始应力状态，突出危 险性增大。随着工作面的推进，到进入理论保护范 围内之后，可以从图上的预测指标明显看出，各预 测指标都降到了临界值之下，说明保护层开采后， 被保护范围内的煤层经过充分卸压，有效地降低 了二 1 煤 11051 工作面在回采过程中发生煤与瓦 斯突出的危险性。
2 防突效果考察
现场万对方二数据1 煤上述 11051 工作面试验区内煤层
各测点超前于 11053 工作面切眼距离 / m 1———11051 工作面回采期间预测指标值；2 — ——11051 巷
道掘进期间预测指标值；3 — ——预测指标 q 的临界值 图 2 钻孔瓦斯涌出初速度预测结果
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王行庄煤矿位于郑州地区东南部，矿井设计年 生产能力 120 万 t。其中，基本可采煤层 1 层，大部 可采煤层 2 层，主要开采二 1、二 3 煤。近年来，随着 开采深度的增加，二 1 煤层部分矿井先后发生突出 事故[ 1 ]。该矿二 1 煤为松软煤层，f 值小于 0. 5，生产 期间时有动力现象，有必要采取防突措施。然而松 动爆破，超前排放钻孔和预抽煤层瓦斯等防突措施 都有一定的局限性 。如松动爆破措施主要适用于 煤质较硬，突出强度较小的弱突出煤层；超前排放 钻孔措施施工时间长，措施孔有效作用距离短，校 检超标率高，补充措施频繁；预抽煤层瓦斯对于低
建立了一套可行的、普遍适用的对被保护层突出危险性进行评价的方法。
关键词：保护层开采；煤与瓦斯突出；防突效果
中图分类号：TD713
文献标志码：B
Analysis of preventing burt result of protected coal seam when mining the contiguous protective coal seam WEI Er-jian1，TIAN Kun-yun2 ZHANG Qun1