防治煤与瓦斯突出的区域性措施

保护范围的考察方法 被保护层工作面倾向保护边界考察钻孔布置如图17-8 所示：
（五）效果检验及保护范围考察方法
效果检验指标的测量方法 被保护层的膨胀变形测量 用深部基点法测定煤层顶底板 的相对变形，进而可获得被保 护层的绝对膨胀变形量，绝对 膨胀变形量除以被保护层的厚 度，便可得出被保护层的相对 膨胀变形量。被保护层的相对 膨胀变形量大于3‰，说明被 保护层的保护效果较好。在煤 层顶板及底板各安装一对钢楔 固定深部基点，见图17-9：
（三）顺层钻孔采前抽采工作程序 在区域性防突措施中，涉及到顺层钻孔瓦斯抽 采的包括三部分，其一为从工作面机巷、风巷内向 开采区域施工上向和下向顺层钻孔，抽采开采区域 煤层瓦斯；其二为从煤层浅部巷道施工下向顺层长 钻孔，递进掩护，抽采深部煤巷掘进条带和工作面 开采区域煤层瓦斯；其三为施工走向顺层长钻孔， 抽采煤巷掘进条带内的瓦斯。
（五）效果检验及保护范围考察方法
保护范围的考察方法 走向保护边界考察钻孔布置如图17-7所示： 保护范围的考察是对被保护层工作面实际的走向保护边 界和倾向保护边界的考察，可以通过采用钻孔进行测定煤层 瓦斯压力、含量及煤层变形量来获得，下面以下保护层开采 为例，介绍保护范围的考察钻孔布置方法。
（五）效果检验及保护范围考察方法
（二）穿层钻孔采前抽采工作程序
从大的方面讲，预抽煤层瓦斯技术中穿层钻孔瓦斯抽采包括两 大类，第一类为工作面煤体穿层钻孔瓦斯抽采，第二类为井巷揭煤 穿层钻孔瓦斯抽采。
根据瓦斯抽采目的的不同，工作面煤体穿层钻孔瓦斯抽采分为对煤 巷掘进条带的瓦斯抽采和对开采区域的瓦斯抽采两类，两类穿层钻 孔的工作程序基本相同，工作面煤体穿层钻孔瓦斯抽采的工作程序 如图17-11所示，工作程序包括准备阶段、实施阶段和效果检验验 证三个阶段。
（三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法
卸压角的大小与煤层倾角、煤系地层的岩石力学性质 等因素有关，但主要取决于煤层倾角，应根据矿井实 际考察结果确定其卸压角，也可参考表17-1的数据进 行划分倾向被保护层工作面的保护范围边界。
表17-1 保护层沿倾斜方向的卸压角
（三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法
（三）顺层钻孔采前抽采工作程序
工作面上向和下向顺层钻孔采前抽采工作程序
在采用穿层钻孔或顺层钻孔抽采方法掩护工作面煤层巷道施 工结束后，便可从机巷、风巷内向开采区域施工上向和下向 顺层钻孔，抽采煤层瓦斯，消除其突出危险性。工作面上向 和下向顺层钻孔采前抽采工作程序包括准备、实施、效果检 验验证三个阶段，如图17-13所示。
一、采前预抽煤层瓦斯
（一）预抽煤层区域性消突技术原理
（二）穿层钻孔采前抽采工作程序
（三）顺层钻孔采前抽采工作程序
（一）预抽煤层区域性消突技术原理
消突原理是通过向突出煤层内施工大量的密集钻孔使煤体形成局部 卸压，同时抽采瓦斯释放其潜能，然后再经过较长时间（几个月到 几十个月）的预抽煤层瓦斯进一步降低其瓦斯压力与瓦斯含量，并 由此引发煤层收缩变形、地应力下降、透气性系数增高、瓦斯压力 与瓦斯含量的降低和煤的坚固系数增加等变化，从而达到消除突出 危险性的目的。预抽煤层瓦斯的钻孔布置分为三种形式，一是穿层 钻孔预抽，二是穿层钻孔结合顺层钻孔预抽，三是全部为顺层钻孔 预抽。预抽煤层瓦斯区域性消突技术原理见图17-10:
（一）保护层开采区域性消突技术原理
保护层开采后，采场周围的煤岩体发生移动、变形，使得煤岩体的应 力场、裂隙场发生重新分布。在采空区顶底板内的一定范围内地应力 降低，出现卸压效果，处于顶底板内的煤层发生膨胀变形，煤层透气 性呈数百至上千倍增加，煤层瓦斯解吸流动加强，这是保护层开采技 术应用的理论基础。保护层开采来防治煤与瓦斯突出的技术原理见图 17-2所示。
保护范围的划定 沿走向的保护范围 若保护层采煤工作面停采时间超过3个月且卸压比较充分，则 该保护层采煤工作面对被保护层沿走向的保护范围对应于始 采线、采止线及所留煤柱边缘位置的边界线可按卸压角 δ5=56°～60°划定，如图17-5所示。
（三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法
保护范围的划定 最大保护垂距 保护层与被保护层之间的最大保护垂距可参照 表17-2选取。
（五）效果检验及保护范围考察方法
保护效果检验方法 《防突规定》中规定，突出煤层首次开采某个保护 层时，应当对被保护层进行区域措施效果检验。开采保 护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯 含量和煤层膨胀变形量三个指标，也可以结合煤层的透 气性系数变化率等辅助指标。当采用残余瓦斯压力、残 余瓦斯含量检验时，应当根据实测的最大残余瓦斯压力 或者最大残余瓦斯含量对预计被保护区域的保护效果进 行判断。
表17-2 保护层与被保护层之间的最大保护垂距
（三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法
保护层开采分类及判别方法 分类指标
在反映保护层厚度与层间垂距的相对层间距基础上，综合考 虑煤层赋存条件、层间硬岩以及保护层工作面回采参数的影 响，构建保护层的工程分类指标——当量相对层间距。
（三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法
（二）保护层开采及卸压瓦斯抽采工作程序
保护层开采及卸压瓦斯抽采工作程序如17-3所示，可 分为准备阶段、实施阶段和效果检验验证阶段三个阶 段。
（三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法
保护范围的划定 沿倾向的保护范围 在被保护层中，沿倾斜 方向的保护范围可按卸压角 划定，如图17-4所示。
防治煤与瓦斯突出的区域性措施 一、开采保护层 二、采前预抽煤层瓦斯
一、开采保护层
（一）保护层开采区域性消突技术原理 （二）保护层开采及卸压瓦斯抽采工作程序 （三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法 （四）被保护层未保护区域的瓦斯治理 （五）效果检验及保护范围考察方法
（一）保护层开采区域性消突技术原理
（二）穿层钻孔采前抽采工作程序
井巷揭煤穿层钻孔瓦斯抽采工作程序
在立井掘进和石门掘进过程中，遇煤层需进行揭煤作业。在对高瓦 斯煤层或突出煤层揭煤之前，需对揭煤区域一定范围内的煤体进行 区域防突措施，其技术措施主要是穿层钻孔的瓦斯抽采，井巷揭煤 穿层钻孔瓦斯抽采工作程序如图17-12所示，可分为准备、实施和 效果检验验证三个阶段。
表17-3 下保护层开采分类情况表
（三）保护层开采的保护范围、分类及判别方法
保护层开采分类及判别方法 保护层的分类及判别方法 将当量相对层间距20和40作为上保护层分类的界限，则上保 护层分成近距离保护层、远距离保护层和超远距离保护层三 类，见表17-4所示。
表17-4 上保护层开采分类情况表
（五）效果检验及保护范围考察方法
效果检验指标的测量方法 被保护层残余瓦斯含量的考察 被保护层残余瓦数含量的考察包括直接测定法、 间接测定法和煤层瓦斯抽采率反算法三种方法。被保 护层工作面的瓦斯抽采率为保护层开采过程中被保护 层工作面抽排瓦斯占瓦斯总储量的百分比，即：
根据被保护层抽采率，可间接计算出被保护层的 残余瓦斯含量，即：
（四）被保护层未保护区域的瓦斯治理
被保护层工作面中未获得保护范围的消突措施 图17-6为淮北朱仙庄煤矿被保护层8煤层上的未保护范围 瓦斯抽采钻孔的布置图。
（四）被保护层未保护区域的瓦斯治理
倾斜远距离下保护层开采同水平上被保护层的连续卸压保护
为全部保护到同水平的被保护煤层，在倾向上必须扩大保护 层的开采范围，沿倾向延伸保护层的开采下限，保护层开采 的下延深度以保护到同水平被保护层的开采下限为准，见图 17-7所示。
（四）被保护层未保护区域的瓦斯治理
减小被保护层工作面中的未保护范围 采用小煤柱护巷（区段煤柱宽度＜4m）或是沿空留巷技术开 采保护层，可消除区段煤柱在被保护层上形成的未保护范围。 淮南等矿区正在大力推广沿空留巷无煤柱保护层开采技术， 有望实现被保护层在倾向上的连续卸压保护。 采用保护范围的扩界技术，扩大卸压角，相应扩大保护层开 采的保护范围，进而缩小或是消除被保护层工作面在走向上、 倾向上的未保护范围。 保护层采空区内不要随意留设煤柱，在无法避免煤柱留设的 情况下应尽量减小留设煤柱的几何尺寸，以减小被保护层中 的未保护范围。
（三）顺层钻孔采前抽采工作程序Baidu Nhomakorabea
递进掩护顺层长钻孔采前抽采工作程序 递进掩护顺层长钻孔采前抽采工作程序包括准备、实施、 效果检验验证三个阶段，如图17-14所示。
（三）顺层钻孔采前抽采工作程序
煤巷条带顺层长钻孔采前抽采工作程序 在煤层赋存比较稳定、适于施工走向顺层长钻孔的区域，煤 巷条带顺层长钻孔瓦斯抽采方法可作为一种区域性措施掩护 煤层巷道的安全掘进。煤巷条带顺层长钻孔采前抽采工作程 序包括准备、实施、效果检验验证三个阶段，如图17-15所示。
保护层是煤层群中的首采煤层，应首选瓦斯含量低或突出 危险性相对较小的煤层，通过保护层开采的卸压作用抽采 上、下邻近煤层的卸压瓦斯，区域性消除邻近煤层的突出 危险性，保护层的上、下邻近煤层称为被保护层，如下图 17-1所示。保护层位于被保护层下部的称为下保护层，保 护层位于被保护层上部的称为上保护层。
（五）效果检验及保护范围考察方法
效果检验指标的测量方法 被保护层卸压瓦斯抽采量考察
被保护层卸压瓦斯抽采量考察包括三部分，分别为单个钻孔 瓦斯抽采量、单个钻场瓦斯抽采量和被保护层工作面总的瓦 斯抽采量。单个钻孔瓦斯抽采量和单个钻场瓦斯抽采量的考 察可选择代表性的钻孔和钻场进行，在保护层工作面瓦斯抽 采系统的总干管上安设瓦斯监测装置，考察总的瓦斯抽采量。
保护层开采分类及判别方法 保护层的分类及判别方法
综合目前已有的下保护层开采实践考察数据及上覆岩内冒落 带、断裂带和弯曲带的发育情况，在上覆岩层内无巨厚火成 岩等坚硬岩层的条件下，将当量相对层间距20和40作为下保 护层分类的界限，则下保护层可分为近距离保护层、远距离 保护层和超远距离保护层三类，见表17-3。