淺談煤與瓦斯突出礦井如何選擇保護層

康長龍

（汾西瑞泰正太丈八煤業有限公司，山西 左權 032600）

·問題探討·

淺談煤與瓦斯突出礦井如何選擇保護層

康長龍

（汾西瑞泰正太丈八煤業有限公司，山西 左權 032600）

在防治煤與瓦斯突出的眾多措施中，開采保護層成為預防突出最有效、最經濟的區域預防措施。針對正太丈八煤業的實際情況，提出了針對性的保護層開采方案，經過分析對比確定最優方案，為礦井的安全開采提供了科學的技術指導。

瓦斯突出；開采保護層；方案選擇

1 煤與瓦斯突出的危害

我國煤礦每年以10～20 m的速度向深部延深，許多礦井開采深度達到800～1 200 m，地應力及瓦斯壓力不斷增加，突出災害日趨嚴重。煤與瓦斯突出能產生強烈的動力效應和化學效應，摧毀井巷設施，破壞通風系統，使井巷充滿瓦斯與煤粉，甚至導致瓦斯爆炸和火災，嚴重影響了煤礦安全生產及工作人員的生命安全。為了防止這類災害的發生，保障煤礦井下安全生產，在防治煤與瓦斯突出的眾多措施中，開采保護層成為預防突出最有效、最經濟的區域預防措施。

2 礦井概況

山西汾西瑞泰正太丈八煤業有限公司是經批準的兼并重組整合礦井，位于左權縣龍泉鄉丈八村附近，在縣城西南部，直距約15 km，行政區劃隸屬左權縣龍泉鄉。批準礦區面積27．998 9 km2，開采深度+1 335～+549．99 m，地層傾角一般5°～14°。批準開采3#～15#煤層，井田內山西組和太原組共含煤14層。其中，可采煤層5層，即3#、4#、8#、10#、15#。其中，3#煤層平均厚度0．52 m，為局部可采的不穩定煤層；4#煤層上距3#煤層平均12．97 m，平均厚度0．64 m，為局部可采的不穩定煤層；8#煤層上距4#煤層平均42．31 m，平均厚度1．72 m，為全區可采的穩定煤層；10#煤層上距8#煤層平均23．69 m，平均厚度0．65 m，為局部可采的較穩定煤層；15#煤層上距10#煤層平均58．60 m，平均厚度4．78 m，為全區可采的穩定煤層。根據相關文件，正太丈八煤業被批復為煤與瓦斯突出礦井。

3 保護層選擇規定

防治煤與瓦斯突出第46條規定：選擇保護層必須遵守以下規定：1）在突出礦井開采煤層群時，如在有效保護垂距內，存在厚度0．5 m及以上的無突出危險煤層，除因突出煤層距離太近而威脅保護層工作面安全或可能破壞突出煤層開采條件的情況外，首先開采保護層。2）有條件的礦井可以將軟巖層作為保護層開采。3）當煤層群中有幾個煤層都可作為保護層時，綜合比較分析，擇優選擇開采保護效果最好的煤層。4）當礦井中所有煤層都有突出危險時，選擇突出危險程度較小的煤層作為保護層先行開采，但采掘前必須按本規定的要求，采取預抽煤層瓦斯區域防突措施，并進行效果檢驗。5）優先選擇上保護層。6）在選擇開采下保護層時，不得破壞被保護層的開采條件。

4 保護層選擇方案的制定與對比

4．1 保護層選擇方案的制定

正太丈八煤業可采煤層中，3#、4#、10#煤層為局部可采煤層，8#、15#煤層為全區可采，是主采煤層。根據《突出危險性鑒定報告》的結論：3#、4#、8#、10#煤層為突出煤層，13#煤層+847 m以上為非突出煤層，鄰近礦井的15#煤層發生過瓦斯動力現象，按突出煤層設計。

根據地質報告，井田內除5層可采煤層外，在煤系平均間距10～30 m范圍內有厚度小于0．7 m的2#、7#、9#、12#、13#、14#不可采煤層，其煤層厚度小，突出強度相對可采煤層弱，為有效削弱可采煤層的突出危險，尤其是主采煤層，根據本井田煤層賦存狀況，對保護層的選擇提出了兩套方案：

方案一：選擇13#煤層作保護層開采，同時解放8#、15#主采煤層。

方案二：選擇7#煤層作保護層開采，解放8#主采煤層；選擇14#煤層作保護層開采，解放15#主采煤層。

4．2 保護層選擇方案的對比

4．2．1 方案一的優缺點

1）優點。13#煤層上距8#煤層平均為48．14 m，上距7#煤層57．22m，下距15#煤層31．23m。礦井煤層為緩傾斜煤層，根據《防治煤與瓦斯突出規定》，保護層與被保護層之間的有效垂距見表1。

表1 保護層與被保護層之間的有效垂距

a）13#煤層作為保護層開采，其上下各煤層的地應力和瓦斯壓力均降低，利于上下煤層卸壓保護，對采區瓦斯治理可起到較好的效果。

b）保護層煤層開采因煤層薄、煤巖共生、開采煤質差、效益差，方案一較方案二少一個保護層開采，有利于提高礦井經濟效益。

c）13#煤層平均厚度為0．53 m，大于0．5 m，符合保護層開采條件。根據《正太丈八煤業突出危險性鑒定報告》，13#煤層+847 m以上為非突出煤層，作為保護層開采，自身突出危險性較低，適宜作為保護層開采。

d）13#煤層的直接頂板為K3灰巖，K3灰巖厚度1～6．2 m，平均3．17 m，煤層采高1 m，13#煤層開采后K3垮落，有利于頂板管理。

e）13#煤層開采時，為防止上鄰近層卸壓瓦斯涌入回采工作面，設計布置高抽巷抽采上鄰近卸壓瓦斯，高抽巷距離13#煤層頂板15 m，距離15#煤層頂板46 m。當15#煤層開采時可利用該高抽巷抽采上鄰層卸壓瓦斯，減少高抽巷重新掘進條數，減少巷道工程量。

2）缺點。該礦井為煤層群開采，13#作保護層開采，上下煤層大量瓦斯涌入工作面，其回采工作面瓦斯治理難度較大，工作面推進速度較慢。

4．2．2 方案二的優缺點

1）優點。

a）7#、14#煤層平均厚度為0．63 m、0．53 m，大于0．5 m，符合保護層開采條件，作為保護層開采，其煤層厚度較小，突出危險性相對可采煤層低，作保護層比較適宜。

b）7#煤層下距8#煤層平均為7．34 m，14#煤層下距15#煤層17．87 m，礦井煤層為緩傾斜煤層，根據《防治煤與瓦斯突出規定》保護層與被保護層之間的有效垂距，7#煤層作為8#煤層的保護層開采，14#煤層作為15#煤層的保護層開采，有利于對8#、15#煤層的充分卸壓保護。

2）缺點。

a）7#煤層下距8#煤層6．02～9．18 m，平均為7．34 m，層間距較小。根據《正太丈八煤業瓦斯涌出量預測報告》，8#煤層瓦斯含量最大，突出危險性大。7#煤層開采時可能引發8#煤層突出。

b）14#煤層的直接頂板為K2灰巖，厚度4．30～9．14 m，平均5．96 m，煤層采高1 m，14#煤層開采后K2緩慢下沉，回采工作支架受壓大，工作面支架無法選型，必須采取強制放頂措施，頂板管理困難。

c）14#煤層開采時，為防止上鄰近層卸壓瓦斯涌入回采工作面，設計需布置高抽巷抽采上鄰近卸壓瓦斯，高抽巷距離14#煤層頂板15 m，距離15#煤層頂板32．87 m。根據經驗，該高抽巷距離15#煤層近，15#煤層開采時需重新布置高抽巷，增加了巷道工程量。

d）不可采煤層作保護層開采，采高為1 m，為煤巖共采工作面，其矸石量大，方案二相對方案一增加了一個煤巖共采保護層工作面，不利于提高礦井的經濟效益。

5 保護層選擇方案確定

通過上述兩方案優缺點的比較，方案一優點突出，故采用方案一，即將13#煤層作保護層開采。保護層開采后，不但消除或減少了地壓和瓦斯的影響，而且增加了煤的機械強度。這就使得在卸壓區范圍內開采被保護層時更加安全。

［1］ 趙鐵錘．煤礦總工程師技術手冊（中冊）礦井瓦斯抽采與煤層氣開發利用［M］．北京：煤炭工業出版社，2011：85-112．

［2］ 國家煤礦安全監察局．防治煤與瓦斯突出規定［M］．北京：煤炭工業出版社，2009：56-95．

Discussion on Choosing Protective Layer of Coal and Gas Outburst M ine

Kang Chang-long

Mining protective layer is one of the most effective and economical regional preventive measures in manymeasures of control the coal and gas outburst．According to the actual situation of Zhengtaizhangba coalmine，puts forward the targeted scheme formining protective layer，ensured the optimal schemes by analysis and comparison，provided scientific technical guidance formine safetymining．

Outburst of gas；Mining protective layer；Solution selection

TD713

B

1672-0652（2013）12-0031-02

2013-10-11

康長龍（1977—），男，山西孝義人，1999年畢業于山西煤校，工程師，主要從事采礦技術管理與研究工作（E-mail）hyzfmkj＠sina．com