分类号密级
U D C 编号
煤炭科学研究总院重庆研究院
科学技术报告
水城矿业（集团）有限责任公司
水城矿区汪家寨煤矿区域防突技术研究
水城矿业（集团）有限责任公司
煤炭科学研究总院重庆研究院
水城矿业（集团）有限责任公司汪家寨煤矿
2009年02月20日
水城矿业（集团）有限责任公司
水城矿区汪家寨煤矿区域防突技术研究科学技术报告
院长：邵军研究员
总工程师：黄声树研究员
分院院长：文光才研究员
项目负责人：邹银辉高工
报告编制人：李秋林高工
煤炭科学研究总院重庆研究院
2009年02月
项目主要研究人员
水城矿业（集团）有限责任公司
阎昭铸副总经理高级工程师黎开勋副总工程师高级工程师冉启平副总工程师高级工程师徐诗曼通风副部长高级工程师陈寄主任工程师高级工程师冯平通风科长工程师
水城矿业集团汪家寨煤矿
杨开贵总工程师高级工程师石琨副总工程师工程师
张均柱地测科长技术员
杨友鑫通风区长助理工程师孙谦抽放区长技师
陈燕彬副区长技术员
杨顺文副区长技术员
孙刚技术员技术员
煤炭科学研究总院重庆分院
文光才瓦斯分院院长研究员
邹银辉瓦斯分院院长助理高级工程师赵旭生预警室主任高级工程师李秋林预测室副主任高级工程师康建宁预警室副主任高级工程师张庆华工程师
吴教锟工程师
吕贵春工程师
目录
1前言 (1)
2矿井及保护层开采工作面概况 (2)
2.1矿井基本情况 (2)
2.2保护层开采试验工作面基本情况 (4)
3汪家寨煤矿保护层开采的可行性分析 (7)
3.1开采保护层防治煤与瓦斯突出作用理论 (7)
3.2汪家寨煤矿开采保护层的必要性 (11)
3.3汪家寨煤矿开采上保护层的技术可行性 (11)
3.4汪家寨煤矿开采上保护层的特殊性 (15)
4汪家寨煤矿上保护层开采理论分析 (16)
4.1保护层开采后围岩应力分布规律理论研究 (16)
4.2保护层开采后保护范围的理论分析 (27)
5上保护层合理保护参数及保护效果的考察 (31)
5.1考察内容与方案 (31)
5.2煤样瓦斯参数实验室测定 (32)
5.3瓦斯压力测定 (34)
5.4瓦斯流量测定 (40)
5.5煤层瓦斯含量 (42)
5.6煤层透气性系数测定 (43)
5.7煤层顶底板相对变形测定 (46)
6保护层保护效果分析及保护参数确定 (49)
6.1保护效果分析 (49)
6.2合理超前距 (51)
6.3沿走向卸压保护角 (52)
6.4沿倾斜保护卸压角 (61)
7区域性预抽防突措施研究 (72)
7.1预抽防突基本原理 (72)
7.2预抽工作面概况 (72)
7.3预抽钻孔布置 (74)
7.4预抽量统计分析 (76)
7.5预抽参数考察与分析 (76)
7.6预抽防突效果 (84)
8汪家寨煤矿区域防突技术研究主要结论与建议 (85)
8.1保护层开采主要结论与建议 (85)
8.2区域预抽主要结论与建议 (86)
附：实验室参数测定报告单
1前言
水城矿业（集团）有限责任公司汪家寨煤矿始建于1965年，矿井设计能力为1500kt/a ，2007年核定生产能力2700 kt/a。分平硐和斜井两个自然井开采。平硐井设计生产能力600kt/a，采用平硐分采区斜上（下）山开拓方式；斜井设计能力900 Kt/a，开拓方式为斜井水平大巷分阶段石门布置。矿井开采煤层群，开采过程中采用区内联合布置方式，目前开采1#、7#、8#、11#共4层煤，首采未发生过煤与瓦斯突出危险的1#煤层，然后自上而下分层开采，主采煤层为11#煤层。
汪家寨煤矿为煤与瓦斯突出矿井，其中11#煤层突出次数最多，也最严重。11＃煤层的保护层为7#煤层，二者层间距平均为35m。尽管7#煤层的开采对11#煤层有卸压保护效果，但其卸压保护范围、有效保护超前距等参数都需要进行科学考察确定；其次，在7#层开采过程中，由于地质构造复杂等原因，7#煤层开采时，有时不得不留设煤柱，这样就会在11＃煤层形成未保护区域，如何消除突出危险，也需进行考察研究。为此，水城矿业（集团）有限责任公司与煤炭科学研究总院重庆研究院（以下简称重庆煤科院）合作，签订了《水城矿区区域防突技术的研究》项目合同，分别对水城矿区具有代表性的大湾煤矿、汪家寨煤矿进行区域防突技术研究。
其主要研究内容如下：
（1）11#煤层瓦斯基础参数测定。测定参数包括：煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、百米钻孔瓦斯流量及其衰减系数等；
（2）开采保护层防突技术研究。包括保护层保护效果、保护范围和保护层超前距离；
（3）采煤工作面预抽瓦斯防突技术研究。包括预抽钻孔合理参数考察、预抽瓦斯工艺技术及采面预抽防突效果的评价方法和指标。
本报告为汪家寨煤矿就上述研究内容所取得的技术成果。
2矿井及保护层开采工作面概况
2.1矿井基本情况
汪家寨煤矿位于贵州省六盘水市钟山区汪家寨镇境内，距六盘水市18Km，矿区内有汪家寨选煤厂铁路支线与水大支线的野马寨车站相连，交通十分便利。矿井始建于1965年，设计能力为1500kt/a ，分平硐和斜井两个自然井开采。平硐井设计生产能力600 kt/a，采用平硐分采区上、下山开拓方式；斜井设计能力900kt/a，开拓方式为斜井分阶段布置方式。
井田属大河边向斜西翼中段，北以F20断层为界与那罗寨矿相邻，南以F10断层与大河边井田相邻，浅部至26号煤层露头，深部至1号煤层+1300m水平底板等高线。开采走向长8.73Km，倾斜宽2.5Km，总面积19.888Km2。
井田内开采上二叠统宣威组煤系，分上、中、下三个煤组。含煤30余层，可采及局部可采11层：1#、4#、7#、8#、11#、12#、13#、14-1#、14-2#、17#、28#，其中突出煤层有：11#、12#、13#、14-1#、14-2# 共5层，矿井目前主要开采1#、7#、8#、11# 煤层。
可采煤层的顶底板均含有泥质、砂质、粘土质等封闭性岩层，岩性极其松软，透气性差，为储存瓦斯创造了有利的条件。
平硐井煤层倾角8～16o，斜井煤层倾角12～16o。
可采煤层概况见表2－1。
煤系地层综合柱状图见图2－1。
井田内构造复杂，断层密度和范围都较大，对煤层的破坏极为严重，落差30m以上的断层横切竖断，其间又有10～20m的断层穿插其间，小于煤层厚度的小断层更是不计其数，其中落差1～5m的断层密度高达171.7条/km2。地质构造属复杂型。
平硐井和斜井均采用走向长壁后退式采煤法，其中1#、7#、8#煤层采用高档普采，11#煤层以综采放顶煤开采方法开采。目前，汪家寨煤矿有三个生产采区，即平硐井四采区和斜井四采区、斜井五采区。
采用分区抽出式通风。平硐井主扇型号为BDK60－8－№26，配500Kw电机，总回风量为7506m3/min；斜井主扇型号为BDK－8－№29，配355Kw电机，总回风量为7872m3/min。
表2－1 可采煤层概况表
从建井至今，矿井共发生煤与瓦斯突出20多次，分别发生在11#、12#、13#、14-1#、14-2#煤层，其中11#煤层发生突出次数最多，达15次，最大突出强度690t，最大涌出瓦斯量5.47万m3，平均突出强度96t，平均涌出瓦斯量0.89万m3。
矿井属煤与瓦斯突出矿井。
汪家寨煤矿矿井煤系地层综合柱状图
图2－1 矿井煤系地层综合柱状图
2.2保护层开采试验工作面基本情况
试验工作面选在斜井四采区北翼，该采区是汪家寨煤矿斜井目前主要的生产采区。试验保护层工作面为X40702工作面。
X40702工作面位于斜四采区北翼，一片口与二片口之间，北至切眼，南至井筒附近的
该面下水道，上为X40711、20712采空区，下为待布置的X40704工作面。该面绝大部分已受上覆1#层20112、20111工作面开采所保护。
保护层开采试验工作面相邻位置关系详见图2－2所示。
试验工作面运巷标高+1465m左右，回风巷标高+1505m左右，距地表垂深最大为571m，最小为460m。工作面走向长平均771m，倾斜长平均128m，煤层倾角12～16o，平均14°，煤厚1.75m～1.05m，平均1.44m，容重1.5t/m3，煤层结构复杂。
其直接顶分叉后为灰白色细砂岩，合并后为泥岩粉砂岩；底板为灰白色粘土岩，厚0.2～0.3m，往下为灰白色细砂岩。该区域7#煤层与11#煤层之间垂距约35m左右，其间岩性为粘土岩、8#煤层和泥质粉砂岩。
煤层呈单斜构造，产状较稳定，地质构造复杂，由于受F18断层影响，伴生构造发育，掘进期间共发现断层7条，其中正断层落差0.2～0.8m，逆断层落差0.5～1.8m，受构造影响，工作面煤层厚度变化较大。
该面煤层埋藏深度大，瓦斯含量高，由于受上保护层1#层的保护，采掘过程中未发生煤与瓦斯动力现象，但掘进期间瓦斯涌出量已达3m3/min以上。
煤炭科学研究总院重庆研究院 6
3汪家寨煤矿保护层开采的可行性分析
3.1开采保护层防治煤与瓦斯突出作用理论
所谓保护层，通常是指在煤层群开采中，某部分煤层具有煤与瓦斯突出或冲击地压等动力显现特点，而另一部分煤层不具有这种动力显现特点或动力显现特点不明显，这时，根据赋存关系，选择某一层不具有动力显现特点或动力显现特点不明显的煤层先行开采，而具有动力显现特点的煤层在其邻近层开采后再开采。先行开采的煤层称为保护层，后开采的煤层称为被保护层，保护层位于被保护层上方的称为上保护层，反之称为下保护层。
3.1.1 开采保护层防治煤与瓦斯突出原理
保护层开采防治煤和瓦斯突出的原理可用框图3－1表示。
图3－1 保护层防治煤与瓦斯突出原理框图
国内外的考察资料证明，保护层开采后，被保护层的应力状态、煤体结构和瓦斯动力参数发生显著变化，从发生变化的时间分析，卸压作用是最先出现的，有些卸压过程甚至在保护层工作面前方10～20m处开始，一般在工作面后方，当卸压膨胀变形速度加快时，瓦斯动力参数才发生变化。因此，其次序可表示如下：
开采保护层→岩层移动→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→煤（岩）层瓦斯排放能力增高→瓦斯排放、钻孔瓦斯流量增大→应力进一步降低→瓦斯压力降低→瓦斯含量减少→煤体机械强度提高。
以上的分析表明，尽管保护层的保护作用是卸压和排放瓦斯综合作用的结果，但卸压
作用是引起其它因素变化的主导，卸压是首要的、决定性的。因此，只要突出层受到一定的卸压作用，煤结构、瓦斯参数便发生如上顺序的变化。即便是在在层间距离较远（但要在有效层间垂距范围内）、中间有坚硬岩层的情况下，突出煤层卸压，透气性增加是无疑的，只是瓦斯的自然排放困难一些。但都是有利于消除突出的，因此，即使不能完全消除突出危险性，也会使突出危险性有所降低。
开采保护层并结合抽放被保护层卸压瓦斯，被保护层的应力状态、瓦斯参数和力学性质发生重大变化后，不可能恢复到原有状态，因此保护作用是一个不可逆过程，不会随时间延长而完全消失。
3.1.2 影响保护作用的因素
（1) 层间岩石性质
国外一些研究者根据某些观察资料及部分模拟试验结果，认为硬岩层对卸压起屏障作用。然而，我国开采保护层矿井中，如天府磨心坡矿、南桐鱼田堡矿等保护层与被保护层之间存在燧石灰岩、硅质灰岩等坚硬岩层，但开采保护层后，被保护层卸压明显，被保护层开采未发生过煤与瓦斯突出现象。天府磨心坡矿进行的远距离保护层（层间垂距70～90m）保护效果考察表明，尽管保护层与被保护层之间存在厚16～18m的坚硬燧石灰岩（抗压强度314MPa），但从保护层回采工作面前方17～20m处开始，在工作面后方20～40m 处（0.3～0.5倍层间距）左右，膨胀变形速度加快，工作面后方80～120m处（1～1.5倍层间距）时，达到最大膨胀变形值εemax=3.1～5.8‰，以后逐渐变小，但仍保持显著卸压状态，到工作面后方300m处，膨胀变形值ε=2.4～4‰。生产实践证实了其保护作用，磨心坡矿自1974年至今，在保护范围内进行采掘，从未发生过突出。
这说明在层间垂距70m～90m的条件下，即使层间有坚硬燧石灰岩，但对卸压也不起屏障作用。
（2) 保护作用的时间
时间因素对保护作用有两种影响；一种是有利的，保护层停采后，岩层和煤层的移动与变形还在一定的时间内延续进行。因而，在一定的时间后，保护带可得到部分扩展。另一种是不利的，开采保护层若干年后，应力逐渐恢复，一些研究者认为保护作用会随时间的延长而消失。
通过研究和现场考察表明，对于近距离或中距离保护层，被保护层卸压和排放瓦斯都
较充分，随时间延长，被保护层的瓦斯状态和煤的力学性质不可能恢复原状，因而保护作用也不会随时间的延长而消失，国内外均有开采保护层后6～12年再采被保护层不发生突出的实例；对于远距离保护层，即使层间垂距高达80m，但保护层采过2.5年后被保护层仍保持一定的膨胀变形（ε=1-2‰），根据曲线变化趋势推测，还可能在相当长的时间内维持其卸压状态，若配合人工抽放瓦斯，煤层瓦斯参数和力学性质不可能恢复到原有状态，因此，开采远距离保护层配合人工抽放瓦斯时，其保护作用也是不可逆的过程，保护作用不会随时间延长而消失，但随着时间的推移被保护层承受的地应力有所增加。
（3) 相对层间距离
实践证明，保护作用与保护层厚度和层间距离有密切联系。因此，在考察保护作用时，应把保护层厚度与层间垂距结合起来考虑，引入相对层间距离的概念，即层间垂距h与保护层采高m的比值，即：
R=h/m
显然，相对层间距越小，保护作用越充分，反之亦然。
根据试验研究发现：
①在开采上保护层时，R＜75时被保护层从未发生过突出，在R≥75时，多数情况下不突出，在某些情况下（如回工作面过长）发生过突出。
②在开采下保护层时，在R＜130时被保护层从不突出，在R≥130时，多数情况下不突出，在某些情况下（地质破坏带）发生过突出。
因此，可以认为，可以将相对层间距离作为选择保护层的一个依据，即R＜75（上保护层）或R＜130（下保护层）为有效相对层间距。
（4）有效垂距
《防治煤与瓦斯突出细则》（以下简称《细则》）第48条规定：保护层的有效层间垂距应根据矿井实测资料确定，对暂无实测资料的矿井可参照下表3－1确定。
表3－1 保护层与被保护层之间的有效垂距
3.1.3扩大保护层应用途径
保护层开采通常应具备三个条件：ａ.单一煤层不存在保护层，应是煤层群开采；b.合理的层间距，层间距太大，保护效果不明显，将失去保护层开采的价值，层间距太小的下保护层，将在开采保护层的过程中破坏被保护层，使被保护层不具备开采条件；c.存在不具有突出或冲击地压等动力现象的煤层作为保护层。
然而，在许多矿井，要同时具备以上三个条件比较困难，为此，提出了研究扩大保护层应用途径的课题，主要有以下途径：
a.以弱突出煤层作为保护层。在煤层群开采过程中，各煤层均具有突出危险性时应考虑选择突出危险性较弱的煤层作保护层先开采，对突出危险性较大的煤层进行保护；开采弱突出煤层时，则采用大面积预抽瓦斯的区域性防突措施。例如南桐矿业公司鱼田堡矿、南桐煤矿等，可采的4#、5#、6#煤层均是突出危险煤层，4#煤层属于强突出危险煤层，采用以5#、6#弱突出危险煤层作保护层开采，取得了显著效果；松藻矿务局的打通一矿、二矿和石壕矿，均选择突出危险性较小的7#煤层作保护层，保护强突出危险8#煤层；芙蓉矿务局白皎矿以突出危险较小的2#煤层作保护层，保护强突出危险4#煤层等。
b.结合抽放瓦斯扩大保护作用。对远距离保护层，尽管保护层开采已卸压，但未形成沟通裂隙，瓦斯不易排出。此时若利用保护层的卸压作用对被保护层进行瓦斯抽放，使被保护层瓦斯排放充分，加强了卸压作用，突出危险性消失。事实上，即使对近、中距离保护层开采，也应结合瓦斯抽放。其目的有两个，一是减少保护层开采时的瓦斯涌出量，二是扩大被保护层的层间保护范围。前苏联学者对保护层开采结合瓦斯抽放时，被保护层残余瓦斯压力的研究结果表明，保护层结合瓦斯抽放，保护有效层间距可增大1.4～1.6倍。
3.1.4保护层开采的注意事项
（1）对不同矿井、不同保护层和被保护层，保护层的保护参数及保护效果应进行实地考察。
（2）开采保护层时，尽量不留煤柱或尽量留小煤柱（4 6m）。不得已留煤柱时须在采掘工程平面图上标记，以便划定该煤柱影响范围。
（3）被保护层采掘工作面尽量布置在已保护范围内。
3.2汪家寨煤矿开采保护层的必要性
3.2.1相关规定
根据《细则》要求，在突出矿井开采煤层群时，必须首先开采保护层。
开采保护层后，在被保护层中受到保护的地区按无突出煤层进行采掘作业；在未受到保护的地区，必须采取防治突出措施。
3.2.2煤层自然赋存条件分析
由于汪家寨煤矿属煤层群开采，煤系地层含煤30余层，可采及局部可采11层，且主要集中开采上、中煤组，因此，采用石门揭穿各煤层形成煤层群联合布置的开采方式，节省大量巷道工作量，并简化通风运输等系统，这在技术上是经济合理的。此外，由于煤层群之间层间距较小，只能采用由上而下的大剥皮开采方式，否则将会造成开采对煤层的破坏，不能有效回收资源。因此，煤层的自然赋存条件决定了1～11#煤层联合布置、由上而下的大剥皮开采方式是技术经济上最为合理的一种开采方式，也有利于瓦斯灾害的防治。
3.2.3突出煤层的分布情况分析
汪家寨矿1#、7#、8#煤层未发生过煤与瓦斯突出，而11#煤层及其以下煤层分别发生过煤与瓦斯突出。因此，以首采1#煤层作为上保护层，保护下部层间距分别为30m、40m的7#、8#煤层，7#、8#煤层开采后，保护具有严重突出危险的11#煤层，这样由上而下逐层开采，逐层保护，能有效防止煤与瓦斯突出。
随着开采深度的增加，11#煤层的瓦斯含量和突出危险性进一步加大，为了有效的防止煤与瓦斯突出和治理瓦斯灾害，开采上保护层是其至关重要的一项技术手段。
3.3汪家寨煤矿开采上保护层的技术可行性
3.3.1 国内上保护层开采矿井的成功经验
迄今为止，国内外公认开采保护层是增大煤层透气性、提高瓦斯抽放率、防治突出、冲击地压等最有效的技术措施。1933年法国首先进行开采保护层防治突出试验，到目前为止，世界上几乎有开采突出和冲击地压的国家，只要条件允许都优先采用这一技术。俄罗斯国家地质力学与测量科学研究院对开采保护层的机理和保护范围参数的划分方法进行了较为广泛的实验室、现场试验研究，我国从1958年开始在重庆和北票地区进行试验，取得显著效果后已在有条件的突出矿井推广应用。到目前为止，对开采保护层防治突出、冲击地压的机理已基本认识清楚，初步研究出了保护范围的划分方法。
目前，我国对倾斜及急倾斜上保护层、中距离下保护层开采研究较多，对缓斜煤层保护层开采研究较少；对近距离保护层开采研究较多，对远距离保护层开采研究较少。在试验矿井中，急倾斜煤层上保护开采时，开采层厚度都小于1.5m，保护层与被保护层之间的层间距达19～90m，在开采上保护层的同时辅以瓦斯抽放都取得了防止煤与瓦斯突出的效果；倾斜煤层的上保护层开采，开采层厚度小于1.5m，保护层与被保护层的层间距达6～60m，在开采上保护层的同时辅以瓦斯抽放，同样取得防止煤与瓦斯突出的效果；缓斜煤层上保护层开采时，开采层厚度小于2.0m，保护层与被保护层的层间距14～17m，在开采上保护层的同时辅以瓦斯抽放，取得了防止煤与瓦斯突出的显著效果。
表3－2为我国部分突出矿井上保护开采保护效果的试验考察情况。
表3－2 我国主要突出矿井开采上保护层及被保护层的保护效果
汪家寨煤矿开采平均倾角为14°的缓斜煤层、7#煤层与11#突出煤层间距平均为35m，为中距离保护层开采，从上述煤矿开采上保护层的成功经验表明，开采7#煤层对其下部11#突出煤层应具有保护作用。
汪家寨煤矿开采1#煤层作为7#、8#煤层保护层的实践表明，开采1#煤层后，下部层间
距为30m、40m的7#、8#煤层得到了有效保护。在其保护范围内，7#、8#煤层采掘作业过程中未发生煤与瓦斯突出和其它瓦斯异常情况。
3.3.2技术上可行
（1）残余瓦斯压力
被保护层充分卸压后，瓦斯排放，瓦斯压力降到最低值，并稳定不变，即达到所谓的残余瓦斯压力。当被保护层处于开采保护层形成的大裂缝带和裂缝带内时，该值与原始瓦斯压力值无关，而只取决于层间垂距；当被保护层处在开采保护层的弹塑性变形带内时（此时层间垂距h≥60m或h/m≥60～85(m=0.7-1m)），残余瓦斯压力不仅取决于层间垂距,而且还取决于原始瓦斯压力和排放条件。显然，汪家寨煤矿属于前一种情况。
（2）相对层间距
汪家寨煤矿以1#煤层作为上保护层先行开采，保护下部7#、8#煤层；然后开采7#煤层，来保护具有严重突出危险的11#煤层。7#煤层平均厚1.44m，7#煤层距被保护层11#煤层平均层间距35m，平均垂距为36.07m，应属中距离上保护层，相对层间距（平均层间距与保护层采高之比）为24.31，小于国内外公认的75。因此，从理论上说，以7#煤层作保护层能够对11#煤层进行有效保护。
（3）有效层间垂距
①实际层间垂距小于《细则》推荐值
开采保护层后，开采层周围的岩层和煤层向采空区方向移动、变形，根据卸压程度的大小，在垂直保护层层面方向可划分为三个带：①岩石混乱移动带（冒落带）；②岩石完整性破坏移动带；③岩层弯曲带（弹塑性变形带）。因此，保护层的有效层间垂距，在不配合人工抽放瓦斯时，实际上就是第Ⅲ带的边界到保护层的层间垂距，在抽放瓦斯时，有效层间垂距可扩大。
保护层的有效层间垂距应根据矿井实测资料确定，对暂无实测资料的矿井可参照上表3－1确定。从表中可得出，汪家寨煤矿7#煤层距被保护层11#煤层的有效垂距应为小于50m，但实际平均垂距为36.07m，实际值小于《细则》推荐值，应处于有效垂距范围内。
②测算层间垂距大于实际值
针对汪家寨煤矿保护层开采具体情况，可用下列公式计算确定：
上保护层的最大有效层间垂距按下式计算：
S 上=S 上'β1β2
式中 S 上——上保护层的最大有效层间垂距，m ；
S 上’——上保护层的理论最大有效层间垂距，m 。它与工作面的长度 a 和开采深度
H 有关，可查表3－3选取。当 a ＞0.3H 时，取a=0.3H ，但a 不得大于250m 。
β1——保护层开采影响系数； 当M ≤M 0时，β1=M/M 0 当M ＞M 0时，β1=1 M ——保护层的开采厚度，m ；
M 0——开采保护层的最小有效厚度，m ，查图3－2选取；
β2——层间硬岩（砂岩、石灰岩）含量系数，以η表示硬岩在层间岩石中所占有的
百分比。
η≥50%时，β2=1-（0.4×η/100） η＜50%时，β2=1
H/m
M 0/m
800
400
0.4
0.8
1.2
α=50m
75100125
150175200
225250
图3－2 M0确定曲线
取汪家寨煤矿的开采深度为600m 左右，工作面长为150m ，2#煤层开采厚度1.44m 。 查表得S 上'=55m ，M 0=0.43m 。又因M>M 0，所以取β1=1。
7#煤层到11# 煤层的平均层间垂距为36.07m ，层间岩石主要为泥岩、页岩、泥灰岩，硬岩所占百分比小于50%，则β2=1。
经计算上保护层的最大有效层间垂距为55m ，测算值大于7#煤层到11#煤层的实际层
间垂距。由此可见，在上保护层7#煤层开采后，保护11#煤层应是有效的。
表3－3 有效垂距选取表
尽管汪家寨煤矿开采7#煤层作为上保护层开采，保护11#煤层技术上可行，但应注意的是，7#煤层与11#煤层之间存在约6～10m厚的砂质泥岩、25～35m厚的泥质粉砂岩、1.2m 厚的煤层，承载能力普遍较弱，岩层透气性普遍较低，加之泥岩具有遇水膨胀的特性，难以形成裂隙，这对11#煤层的卸压和瓦斯排放相对不利。因此，该条件下的保护效果与参数、合理时空参数等诸多问题，国内外尚没有可借鉴的成熟经验，有待系统、深入研究。