关于防止煤与瓦斯突出初期开采保护层参数的修正

2001年，俄罗斯国家采矿技术监察委员会曾颁布开采保护层的规程条例。在最近的12～15年期间，顿涅茨矿业技术研究院对保护层的理论做了很多研究工作，因此需要修正初期开采保护层方法的参数。文章分下列段落进行了叙述：（1）考虑到过去所有的研究结果，要改变评定煤与瓦斯突出现象的科学-方法；（2）原来的方法认为，随同应力的消除使多次发生的弹性复原变形同时发生。对突出危险煤层的瓦斯抽放就不能发生上述情况。介绍了保证消除突出危险的参值，并有确定初期开采保护层方法参数的系统图；（3）保护带范围与开采深度的关系，开采深度增加，保护带范围缩小；（4）危险负荷的再生；（5）中间层的岩石成分；（6）保护作用限界。     

开采保护层煤层的防突作用效果分析

鉴于开采保护层是最有效、最经济的防止煤与瓦斯突出的技术措施,为此对平顶山四矿开采保护层的作用效果进行检验,分析了保护层煤层残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、被保护层煤层厚度变化以及被保护层煤层透气性系数变化率等指标.分析结果表明:开采保护层消除了煤与瓦斯突出危险性,使突出危险区域转化为非突出危险区域,为安全生产创造了有利条件.同时,建立了平顶山四矿在保护层开采过程中形成的保护层开采效果分析适应的指标体系.     

保护层开采与先抽后采的综采面瓦斯涌出规律

为了掌握在开采保护层与抽放煤层瓦斯前提下的瓦斯涌出规律,对南山煤矿盆底区南翼15号突出危险煤层采煤方法和瓦斯治理研究.结果表明,顶分层平均瓦斯涌出量最大,回采期间应采用了边采边抽增加供风等措施防止瓦斯超限;底分层煤层瓦斯涌出量较顶分层少73%,应采取综采放顶煤开采方式;开采高瓦斯突出煤层时,应采用预抽技术结合顶分层保护层开采技术以消除底分层的突出危险;外延面直接采用综采放顶煤开采方式.通过对突出危险区域的预先长期的瓦斯抽放,可以消除其突出危险性,简化生产系统的布置与施工,降低生产成本;采用放顶煤技术.可以降低巷道掘进工程量,利用有限两条巷道进行整个煤层的开采,经济效益更加显著.     

时间因素是修正保护层参数的基础

在开采保护层防突时最重要的两个参数是层间岩石的法向厚度Ｍ（ｍ）和保护层工作面超前被保护层采掘作业的距离Ｌ（ｍ）。根据这两个参数提出消除突出的总体方案。总体方案包括论证和修正这两个参数的三个基本原则：①消除突出危险性的效果不仅受到煤岩体应力降低的影响，而且受到必须排放突出危险煤层瓦斯的限制，降低应力是一个瞬时过程，而排放瓦斯需要较长的时间；②在评定保护层开采消除突出危险性的效果时采用下保护层效果最好，在不同国家开采上保护层时当Ｍ＝３０～５０ｍ时可消除突出危险性，开采下保护层时Ｍ＝４０～９０ｍ可消除…     

大淑村矿2号煤层被保护范围及防突效果的考察确定

大淑村矿是煤与瓦斯突出矿井,为了检验开采保护层后,被保护层的保护范围,进行了各类数据的测试,确定被保护层瓦斯得到了很好的释放,消除了瓦斯突出的危险.     

远距离被保护煤层消突技术的研究

为了防止突出煤层在采掘时发生煤与瓦斯突出,合理选择了保护层开采,并结合抽放远距离被保护层瓦斯的方法,有效地消除了被保护层的突出危险性,实现了煤矿安全生产及正常接替。     

保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究

随着我国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和变出煤层的数量不断增加,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,从而实现煤与瓦斯资源的安全高效共采．系统介绍了基于分源原理的回采工作面瓦斯涌出预测方法,保护层开采及卸压瓦斯强化抽采技术的发展和工程应用．结合淮南潘一矿下保护层和谢一矿上保护层开采及卸压瓦斯强化抽采实例,将保护层工作面瓦斯涌出量预测结果与保护层工作面瓦斯涌出量实测结果进行了对比分析．研究结果表明,由于保护层开采的卸压作用,使被保护层卸压瓦斯抽采率远大于被保护层卸压瓦斯的自然排放率,导致保护层工作面瓦斯涌出量预测结果小于实际瓦斯涌出量．     

上保护层开采卸压数值模拟与保护效果考察

保护层开采是煤与瓦斯突出最有效、最经济的防治技术,运用现代数值模拟技术,对上保护层开采后下伏的被保护层应力分布和位移变化进行了分析,结果表明:保护层开采后,被保护层已经充分卸压,垂直应力减小到原来的5.9%,最大膨胀变形位移为0.12 m。保护层的开采使得被保护层大量瓦斯得到释放,被保护层瓦斯压力降低到0.32～0.48 MPa,反算残存瓦斯含量为3.66～5.31 m3/t,有效地消除了被保护层的煤与瓦斯突出危险性。     

区域性防突措施在大河边煤矿的应用

通过实施开采保护层、瓦斯预抽采等区域性防治突出措施,制订执行严格的管理制度,使大河边煤矿实现了防治煤与瓦斯突出到消除突出危险的转变。     

新庄孜矿52210工作面上保护层开采技术研究

根据保护层开采理论,对新庄孜煤矿52210工作面上保护层开采技术进行现场考察,考察结果表明,B10煤层上保护层开采对B8煤层被保护层突出危险性消除效果明显。试验结果对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定指导意义。     

下保护层开采卸压效应研究

为了研究高变质煤保护层开采对被保护层的卸压效应,针对煤层煤与瓦斯突出问题,基于保护层开采理论和数值模拟方法,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,研究了高变质保护层开采过程中被保护层的应力和应变情况,得出下保护层开采后高变质煤被保护层应力分布呈现出了“W”形的分布特性,垂直方向煤厚变形量分布呈现出了“M”形的分布规律。之后经过现场实测,被保护层残余瓦斯含量和残余瓦斯压力最大值分别降低到临界值8 m~3/t和0.74 MPa以下。结果表明:经过下保护层开采,被保护层得到充分卸压,能有效消除其突出危险性,实现了区域防突的目的。研究结果可为矿井实现安全、高效开采,预防煤与瓦斯突出提供一定的参考和借鉴依据。     

近距离保护层开采瓦斯治理效果

考察了平煤五矿近距离保护层开采瓦斯治理效果,结果表明,近距离保护层开采使突出煤层的瓦斯含量、瓦斯压力急剧降低,钻孔初始瓦斯流量增大,衰减系数显著减小,大量瓦斯被释放,有效地消除了被保护层煤与瓦斯突出的危险性,为安全高效开采提供了技术保障.     

保护层开采技术在新集一矿的应用

为切实搞好综采工作面的瓦斯治理工作,根据保护层开采理论,对新集一矿131303工作面下保护层开采技术进行现场考察,考察结果表明,下保护层11-2煤层的开采对被保护层13-1煤层突出危险性消除效果明显。试验结果对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定指导意义。     

低渗高突煤层开采保护层的可行性研究

针对某矿突出低渗透率煤层群开采,为从根本上消除事故隐患、解决煤与瓦斯突出防治难题,分别对9号煤与15号煤开采保护层进行可行性论证,重点对上保护层开采与下保护层开采的实际要求与区别,在瓦斯突出强弱程度、最大保护垂距、卸压效果以及下保护层开采对保护层开采条件的破坏等方面进行分析,最终确定15号煤层作为开采保护层。     

祁东煤矿近距离突出煤层群保护层开采的实践

为了保证突出矿井突出煤层的安全高效开采,采掘作业前必须采用区域性综合防突措施消除煤层突出危险.开采保护层是预防煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性防突措施.以祁东煤矿二采区近距离突出煤层群保护层开采的效果来验证保护层开采的有效性.     

下保护层开采覆岩应力变化特性数值模拟

为了预防生产矿井的煤与瓦斯突出,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,实现对煤与瓦斯突出煤层的消突.应用数值模拟软件进行模拟,对下保护层开采后顶板覆岩的卸压程度、煤岩层移动变形、岩体裂隙发育和煤层卸压瓦斯抽采方法进行系统的研究.结果表明,被保护层的膨胀变形使得被保护范围内的围岩体内部形成大量孔道和裂隙,煤层的透气性增大.被保护层地压减小,弹性潜能得到缓慢释放.开采保护层结合采取相应的瓦斯抽放措施,对于防治深部煤层瓦斯突出和实现煤矿安全生产具有重要的意义.     

保护层开采实例应用效果分析

开采保护层能有效减小甚至消除被保护层煤与瓦斯突出的危险性。为了查明六矿保护层开采对被保护层的影响问题,采用现场实测和对比分析的方法,对丁_(5-6)-21032工作面掘进期间的煤层顶底板、瓦斯、水文、沉降等地质资料进行深入的研究分析。结果表明:保护层开采后,被保护层受到明显扰动,赋存瓦斯和原始能量得到有效释放,但顶板完整性仍然很好,无明显突出征兆。     

突出煤层群保护层开采区域防突技术方案优化

针对寺家庄矿15#煤层的煤与瓦斯突出防治问题,分析了上、下保护层开采条件下被保护层的应力释放规律与膨胀变形效果,评价了寺家庄矿实施上、下保护层开采的可行性,提出了寺家庄矿保护层开采区域防突技术最优方案。研究结果表明,寺家庄矿上保护层开采条件下被保护层的卸压膨胀效果不足以消除其突出危险性;15#煤层下部的铝土岩具有一定的开采经济价值,且下保护层开采后,被保护的15#煤层得到充分卸压,被保护层瓦斯能够得到有效抽采,从而消除其突出危险性;寺家庄矿15#煤的合理区域防突技术方案为铝土矿下保护层开采结合底抽巷穿层钻孔抽采15#煤的卸压瓦斯,且保护层采高不超过4.8 m。     

汪家寨煤矿上保护层开采区域性防治突出效果考察及分析

汪家寨煤矿采取上保护层开采的区域性防治煤与瓦斯突出措施,为了有效考察防突效果,实测出被保护层残余瓦斯压力、煤体变形量等参数,通过采用理论分析和现场试验相结合的方法展开探讨分析,结果表明:保护层开采后,被保护层残余瓦斯压力下降到《防治煤与瓦斯突出规定》要求的安全开采范围;被保护层煤体绝对变形量3~55 mm,相对变形量0.49#10-3~13.18#10-3;保护层开采卸压效果明显,确保了被保护层安全开采的技术条件。     

开采保护层区域防突措施在煤矿中的应用

某煤矿为煤与瓦斯突出矿井,通过分析该矿煤层赋存条件、保护层性质、开采保护层须遵守的规定,以及其区域防突措施应当符合的要求,确定K17#煤层做为保护层,可以有效地让被保护煤层卸压,使瓦斯涌出,从而消除煤和瓦斯突出危险,为该矿的安全生产提供保证。