防治煤與瓦斯突出的區(qū)域性措施課件

防治煤與瓦斯突出的區(qū)域性措施一、開采保護層二、采前預抽煤層瓦斯防治煤與瓦斯突出的區(qū)域性措施一、開采保護層1一、開采保護層（一）保護層開采區(qū)域性消突技術原理（二）保護層開采及卸壓瓦斯抽采工作程序（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法（四）被保護層未保護區(qū)域的瓦斯治理（五）效果檢驗及保護范圍考察方法一、開采保護層（一）保護層開采區(qū)域性消突技術原理2（一）保護層開采區(qū)域性消突技術原理保護層是煤層群中的首采煤層，應首選瓦斯含量低或突出危險性相對較小的煤層，通過保護層開采的卸壓作用抽采上、下鄰近煤層的卸壓瓦斯，區(qū)域性消除鄰近煤層的突出危險性，保護層的上、下鄰近煤層稱為被保護層，如下圖17-1所示。保護層位于被保護層下部的稱為下保護層，保護層位于被保護層上部的稱為上保護層。（一）保護層開采區(qū)域性消突技術原理保護層是煤層群中的首采煤層3（一）保護層開采區(qū)域性消突技術原理保護層開采后，采場周圍的煤巖體發(fā)生移動、變形，使得煤巖體的應力場、裂隙場發(fā)生重新分布。在采空區(qū)頂?shù)装鍍?nèi)的一定范圍內(nèi)地應力降低，出現(xiàn)卸壓效果，處于頂?shù)装鍍?nèi)的煤層發(fā)生膨脹變形，煤層透氣性呈數(shù)百至上千倍增加，煤層瓦斯解吸流動加強，這是保護層開采技術應用的理論基礎。保護層開采來防治煤與瓦斯突出的技術原理見圖17-2所示。（一）保護層開采區(qū)域性消突技術原理保護層開采后，采場周圍的煤4（二）保護層開采及卸壓瓦斯抽采工作程序保護層開采及卸壓瓦斯抽采工作程序如17-3所示，可分為準備階段、實施階段和效果檢驗驗證階段三個階段。（二）保護層開采及卸壓瓦斯抽采工作程序保護層開采及卸壓瓦斯抽5（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護范圍的劃定沿傾向的保護范圍

在被保護層中，沿傾斜方向的保護范圍可按卸壓角劃定，如圖17-4所示。（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護范圍的劃定6（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法表17-1保護層沿傾斜方向的卸壓角卸壓角的大小與煤層傾角、煤系地層的巖石力學性質(zhì)等因素有關，但主要取決于煤層傾角，應根據(jù)礦井實際考察結(jié)果確定其卸壓角，也可參考表17-1的數(shù)據(jù)進行劃分傾向被保護層工作面的保護范圍邊界。（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法表17-1保護層7（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護范圍的劃定沿走向的保護范圍

若保護層采煤工作面停采時間超過3個月且卸壓比較充分，則該保護層采煤工作面對被保護層沿走向的保護范圍對應于始采線、采止線及所留煤柱邊緣位置的邊界線可按卸壓角δ5=56°～60°劃定，如圖17-5所示。（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護范圍的劃定若保8（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護范圍的劃定最大保護垂距

保護層與被保護層之間的最大保護垂距可參照表17-2選取。表17-2

保護層與被保護層之間的最大保護垂距（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護范圍的劃定表19（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護層開采分類及判別方法分類指標

在反映保護層厚度與層間垂距的相對層間距基礎上，綜合考慮煤層賦存條件、層間硬巖以及保護層工作面回采參數(shù)的影響，構(gòu)建保護層的工程分類指標——當量相對層間距。（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護層開采分類及判10（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護層開采分類及判別方法保護層的分類及判別方法

表17-3下保護層開采分類情況表綜合目前已有的下保護層開采實踐考察數(shù)據(jù)及上覆巖內(nèi)冒落帶、斷裂帶和彎曲帶的發(fā)育情況，在上覆巖層內(nèi)無巨厚火成巖等堅硬巖層的條件下，將當量相對層間距20和40作為下保護層分類的界限，則下保護層可分為近距離保護層、遠距離保護層和超遠距離保護層三類，見表17-3。（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護層開采分類及判11（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護層開采分類及判別方法保護層的分類及判別方法

表17-4

上保護層開采分類情況表將當量相對層間距20和40作為上保護層分類的界限，則上保護層分成近距離保護層、遠距離保護層和超遠距離保護層三類，見表17-4所示。

（三）保護層開采的保護范圍、分類及判別方法保護層開采分類及判12（四）被保護層未保護區(qū)域的瓦斯治理減小被保護層工作面中的未保護范圍

采用小煤柱護巷（區(qū)段煤柱寬度＜4m）或是沿空留巷技術開采保護層，可消除區(qū)段煤柱在被保護層上形成的未保護范圍?；茨系鹊V區(qū)正在大力推廣沿空留巷無煤柱保護層開采技術，有望實現(xiàn)被保護層在傾向上的連續(xù)卸壓保護。采用保護范圍的擴界技術，擴大卸壓角，相應擴大保護層開采的保護范圍，進而縮小或是消除被保護層工作面在走向上、傾向上的未保護范圍。保護層采空區(qū)內(nèi)不要隨意留設煤柱，在無法避免煤柱留設的情況下應盡量減小留設煤柱的幾何尺寸，以減小被保護層中的未保護范圍。（四）被保護層未保護區(qū)域的瓦斯治理減小被保護層工作面中的未保13（四）被保護層未保護區(qū)域的瓦斯治理被保護層工作面中未獲得保護范圍的消突措施

圖17-6為淮北朱仙莊煤礦被保護層8煤層上的未保護范圍瓦斯抽采鉆孔的布置圖。（四）被保護層未保護區(qū)域的瓦斯治理被保護層工作面中未獲得保護14（四）被保護層未保護區(qū)域的瓦斯治理傾斜遠距離下保護層開采同水平上被保護層的連續(xù)卸壓保護

為全部保護到同水平的被保護煤層，在傾向上必須擴大保護層的開采范圍，沿傾向延伸保護層的開采下限，保護層開采的下延深度以保護到同水平被保護層的開采下限為準，見圖17-7所示。（四）被保護層未保護區(qū)域的瓦斯治理傾斜遠距離下保護層開采同水15（五）效果檢驗及保護范圍考察方法保護效果檢驗方法

《防突規(guī)定》中規(guī)定，突出煤層首次開采某個保護層時，應當對被保護層進行區(qū)域措施效果檢驗。開采保護層的保護效果檢驗主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量和煤層膨脹變形量三個指標，也可以結(jié)合煤層的透氣性系數(shù)變化率等輔助指標。當采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量檢驗時，應當根據(jù)實測的最大殘余瓦斯壓力或者最大殘余瓦斯含量對預計被保護區(qū)域的保護效果進行判斷。（五）效果檢驗及保護范圍考察方法保護效果檢驗方法 16（五）效果檢驗及保護范圍考察方法保護范圍的考察方法 走向保護邊界考察鉆孔布置如圖17-7所示：

保護范圍的考察是對被保護層工作面實際的走向保護邊界和傾向保護邊界的考察，可以通過采用鉆孔進行測定煤層瓦斯壓力、含量及煤層變形量來獲得，下面以下保護層開采為例，介紹保護范圍的考察鉆孔布置方法。（五）效果檢驗及保護范圍考察方法保護范圍的考察方法 走向保護17（五）效果檢驗及保護范圍考察方法保護范圍的考察方法

被保護層工作面傾向保護邊界考察鉆孔布置如圖17-8所示：（五）效果檢驗及保護范圍考察方法保護范圍的考察方法 18（五）效果檢驗及保護范圍考察方法效果檢驗指標的測量方法 被保護層的膨脹變形測量用深部基點法測定煤層頂?shù)装宓南鄬ψ冃危M而可獲得被保護層的絕對膨脹變形量，絕對膨脹變形量除以被保護層的厚度，便可得出被保護層的相對膨脹變形量。被保護層的相對膨脹變形量大于3‰，說明被保護層的保護效果較好。在煤層頂板及底板各安裝一對鋼楔固定深部基點，見圖17-9：（五）效果檢驗及保護范圍考察方法效果檢驗指標的測量方法 用深19（五）效果檢驗及保護范圍考察方法效果檢驗指標的測量方法

被保護層卸壓瓦斯抽采量考察

被保護層卸壓瓦斯抽采量考察包括三部分，分別為單個鉆孔瓦斯抽采量、單個鉆場瓦斯抽采量和被保護層工作面總的瓦斯抽采量。單個鉆孔瓦斯抽采量和單個鉆場瓦斯抽采量的考察可選擇代表性的鉆孔和鉆場進行，在保護層工作面瓦斯抽采系統(tǒng)的總干管上安設瓦斯監(jiān)測裝置，考察總的瓦斯抽采量。（五）效果檢驗及保護范圍考察方法效果檢驗指標的測量方法 被保20（五）效果檢驗及保護范圍考察方法效果檢驗指標的測量方法 被保護層殘余瓦斯含量的考察

被保護層殘余瓦數(shù)含量的考察包括直接測定法、間接測定法和煤層瓦斯抽采率反算法三種方法。被保護層工作面的瓦斯抽采率為保護層開采過程中被保護層工作面抽排瓦斯占瓦斯總儲量的百分比，即：

根據(jù)被保護層抽采率，可間接計算出被保護層的殘余瓦斯含量，即：（五）效果檢驗及保護范圍考察方法效果檢驗指標的測量方法 21一、采前預抽煤層瓦斯（一）預抽煤層區(qū)域性消突技術原理（二）穿層鉆孔采前抽采工作程序（三）順層鉆孔采前抽采工作程序一、采前預抽煤層瓦斯（一）預抽煤層區(qū)域性消突技術原理22（一）預抽煤層區(qū)域性消突技術原理消突原理是通過向突出煤層內(nèi)施工大量的密集鉆孔使煤體形成局部卸壓，同時抽采瓦斯釋放其潛能，然后再經(jīng)過較長時間（幾個月到幾十個月）的預抽煤層瓦斯進一步降低其瓦斯壓力與瓦斯含量，并由此引發(fā)煤層收縮變形、地應力下降、透氣性系數(shù)增高、瓦斯壓力與瓦斯含量的降低和煤的堅固系數(shù)增加等變化，從而達到消除突出危險性的目的。預抽煤層瓦斯的鉆孔布置分為三種形式，一是穿層鉆孔預抽，二是穿層鉆孔結(jié)合順層鉆孔預抽，三是全部為順層鉆孔預抽。預抽煤層瓦斯區(qū)域性消突技術原理見圖17-10:（一）預抽煤層區(qū)域性消突技術原理消突原理是通過向突出煤層內(nèi)施23（二）穿層鉆孔采前抽采工作程序

從大的方面講，預抽煤層瓦斯技術中穿層鉆孔瓦斯抽采包括兩大類，第一類為工作面煤體穿層鉆孔瓦斯抽采，第二類為井巷揭煤穿層鉆孔瓦斯抽采。根據(jù)瓦斯抽采目的的不同，工作面煤體穿層鉆孔瓦斯抽采分為對煤巷掘進條帶的瓦斯抽采和對開采區(qū)域的瓦斯抽采兩類，兩類穿層鉆孔的工作程序基本相同，工作面煤體穿層鉆孔瓦斯抽采的工作程序如圖17-11所示，工作程序包括準備階段、實施階段和效果檢驗驗證三個階段。（二）穿層鉆孔采前抽采工作程序從大的方面講，預抽24（二）穿層鉆孔采前抽采工作程序井巷揭煤穿層鉆孔瓦斯抽采工作程序

在立井掘進和石門掘進過程中，遇煤層需進行揭煤作業(yè)。在對高瓦斯煤層或突出煤層揭煤之前，需對揭煤區(qū)域一定范圍內(nèi)的煤體進行區(qū)域防突措施，其技術措施主要是穿層鉆孔的瓦斯抽采，井巷揭煤穿層鉆孔瓦斯抽采工作程序如圖17-12所示，可分為準備、實施和效果檢驗驗證三個階段。（二）穿層鉆孔采前抽采工作程序井巷揭煤穿層鉆孔瓦斯抽采工作程25（三）順層鉆孔采前抽采工作程序

在區(qū)域性防突措施中，涉及到順層鉆孔瓦斯抽采的包括三部分，其一為從工作面機巷、風巷內(nèi)向開采區(qū)域施工上向和下向順層鉆孔，抽采開采區(qū)域煤層瓦斯；其二為從煤層淺部巷道施工下向順層長鉆孔，遞進掩護，抽采深部煤巷掘進條帶和工作面開采區(qū)域煤層瓦斯；其三為施工走向順層長鉆孔，抽采煤巷掘進條帶內(nèi)的瓦斯。（三）順層鉆孔采前抽采工作程序在區(qū)域性防突措施中26（三）順層鉆孔采前抽采工作程序工作面上向和下向順層鉆孔采前抽采工作程序

在采用穿層鉆孔或順層鉆孔抽采方法掩護工作面煤層巷道施工結(jié)束后，便可從機巷、風巷內(nèi)向開采區(qū)域施工上向和下向順層鉆孔，抽采煤層瓦斯，消除其突出危險性。工作面上向和下向順層鉆孔采前抽采工作程序包括準備、實施、效果檢驗驗證三個階段，如圖17-13所示。（三）順層鉆孔采前抽采工作程序工作面上向和下向順層鉆孔采前抽27（三）順層鉆孔采前抽采工作程序遞進掩護順層長鉆孔采前抽采工作程序

遞進掩護順層