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摘要：通過對開采14125保護層工作面前后，14124煤層各種參數(shù)的變化對比，論證了5槽煤層對4槽煤層的保護效果。

關(guān)鍵詞：保護層；效果分析

1B4煤層瓦斯及突出危險性

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西二采區(qū)4-1煤層瓦斯含量5.01m3/t，瓦斯壓力1.2MPa（重慶分院實測）。從建井期間揭煤情況看，4-1煤層具有較為嚴重突出危險性，建礦以來4-1煤層突出10次，1987年西二運輸石門揭煤突出煤量1576t，瓦斯22000m3，這次突出是全淮南礦區(qū)突出強度最大的一次。投產(chǎn)以來多次石門揭露4-1煤層，均采取了卸壓排放鉆孔、遠距離放炮等專項治理措施才確保安全施工。西二-370m石門1993年揭B4煤層之前曾進行了打鉆測壓，突出指標ΔP＝10，P＝1.0MP，K=18.5，D=0.61，為突出危險區(qū)。采取排放鉆孔措施揭穿煤層后，各項指標均降至臨界值以下，具體為：f=0.72，ΔP=9.5，K=13.19。

2上保護層開采設(shè)計

西二B組采區(qū)B5煤層平均厚度為1.3m，與B4煤層層間距為6～11m左右，平均8.3m，屬于近距離上保護層開采類型。

2.1保護層與被保護層工作面回采巷道布置

B4煤層西翼一階段(即14124)和上保護層B5煤層一階段(即14125)上風巷由西二回風付石門施工B5提料斜巷至西進風井煤柱標高，與西二回風石門相透，形成進回風系統(tǒng)。14124下順槽由B4煤層下山直接向西施工，14125下順槽由B4煤層下山施工進風斜巷至B5下順槽標高。該塊段14125上風巷與14124上風巷平距外錯2m，14125下順槽與14124下順槽平距外錯7m，14125始采線、終采線與14124外錯平距為10m。西二采區(qū)B5煤層一階段14125工作面設(shè)計上風巷長545m，下順槽長601m，傾斜寬150m，預(yù)計在保護范圍內(nèi)的B4煤層一階段14124工作面走向525m，傾斜寬140m。工作面布置見下圖。

2.2B4煤層底板巷道布置

從西二B組采區(qū)B4煤層底板通風上山-411m標高處開始，在14124工作面中部的B4煤層底板砂巖中布置一條14124底板抽排巷，巖巷到B4煤層底板的垂距為23～25m，長度597m。底板抽排巷采用斷面為2.4×2.4m的直墻半圓拱，錨噴支護。

從14124工作面采止線正下方開始，在底板抽排巷兩幫布置鉆場。鉆場間距30m，鉆場長寬高=2×3×2m，采用錨噴支護，共設(shè)計15組鉆場，由東向西編號依次為1#～15#。

314125工作面開采對14124工作面保護效果分析

B5煤層在本區(qū)平均厚度1.3m，與B4煤層層間距平均為8.3m左右，屬于近距離上保護層開采類型。該煤層在本區(qū)賦存較穩(wěn)定，B5與B4煤層層間巖層以砂巖為主，其次為砂頁巖和頁巖。B5煤層作為B4煤層的上保護層先期開采后，必然對上部B4煤層的瓦斯、地應(yīng)力起到一定程度的卸壓作用，進而使煤層的突出危險性得以減弱乃至消除。

3.1上保護層保護作用的理論分析

保護層的保護作用隨層間距的增大而減小，達到某一臨界距離時，保護作用消失。確定上保護層的有效層間距，可以采用如下三種方法確定。

(1)根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細則》的推薦，緩傾斜和傾斜上保護層開采的有效垂距為小于50m。

(2)根據(jù)保護層厚度、頂板管理方法、回采工作面長度和開采深度等因素，按如下公式確定上保護層開采的有效垂距：

S上=h上β1β2

式中：S上-上保護層的最大有效層間垂距，m；

h上-上保護層的理論有效層間垂距，m，它與工作面長度a和開采深度H有關(guān)，當a＞0.3h時，則取a=0.3h，但a不得大于250m；

β1-保護層開采影響系數(shù)，當M≤mo時，β1=M/mo，當M＞mo時，β1=1；

M-保護層開采厚度，m；

mo-開采保護層的最小有效厚度，m；

β2-層間硬巖（砂巖、石灰?guī)r）含量系數(shù)，以η表示硬巖在層間巖石中所占的百分比，η≥50%時，β2=1-（0.4η/100），η＜50%時，β2=1。

按照這一方法的計算公式計算得出的14125工作面上保護層開采的有效保護垂距為58m。

(3)保護層的保護作用不僅與層間距離有關(guān)，而且與保護層的開采厚度有關(guān)。因此，在討論保護作用時，應(yīng)把保護層厚度與層間垂距結(jié)合起來考慮，引入相對層間距離的概念，即層間垂距與采高的比值R=h/m。相對層間距越小，保護作用越充分，反之亦然。

保護層開采的實踐經(jīng)驗表明：開采上保護層的相對層間距R＜75時，被保護層從未發(fā)生過突出。因此，可以把上保護層開采時相對層間距R＜75作為選擇保護層的一個依據(jù)。對于14124工作面，B5煤層距B4煤層8.3m，R=h/m=6.4。因此，B5煤層與B4煤層的間距遠小于上保護層開采的最大有效層間距50m，且其R值亦遠小于75，說明B5煤層開采后，將對B4煤層產(chǎn)生非常好的保護效果。

3.2B5保護層開采的保護效果分析

通過對B5煤層開采后B4煤層的各項參數(shù)包括煤層瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、煤層透氣性、煤層相對變形等的觀測，在上保護層首采的14125工作面開采前后，B4突出煤層的煤層瓦斯壓力、瓦斯流量、煤層透氣性、煤層相對變形和瓦斯抽放量等參數(shù)發(fā)生了明顯的變化。各參數(shù)的變化具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，從不同的角度反映了B5煤層的開采對B4煤層的保護作用。（見下表1）

從以上分析可以看出，B5煤層開采后，在B5煤層14125工作面后方25m以遠（即3.0倍層間距以上），B4煤層瓦斯壓力急劇下降到了0.2MPa，低于《防治煤與瓦斯突出細則》規(guī)定的0.74MPa；B4煤層膨脹變形達到最大值34.1×10-3，遠遠超過了6‰；煤層透氣性增加到21.1m2/MPa2•d，是原始透氣性系數(shù)的626倍；鉆孔瓦斯流量最大達到0.09m3/min，是卸壓前鉆孔瓦斯流量的45倍。上述多種參數(shù)充分說明：B5煤層14125回采工作面相對于B4煤層掘進工作面的合理超前距為不小于30m，在B5煤層14125工作面30m以后，位于保護范圍內(nèi)的4煤層突出危險性已經(jīng)消除，保護效果十分顯著。

參考文獻

［1］袁亮．松軟低透煤層群瓦斯抽采理論與技術(shù)［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

［2］中華人民共和國煤炭工業(yè)部．防治煤和瓦斯突出細則［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社,2005.