區(qū)域防突措施

山西工程職業(yè)學(xué)院主講教師：范紅偉

《煤礦安全技術(shù)》區(qū)域防突措施安全技術(shù)與管理專業(yè)教學(xué)資源庫區(qū)域防突措施區(qū)域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出危險區(qū)煤層較大范圍采取的防突措施。區(qū)域防突措施包括開采保護層和預(yù)抽煤層瓦斯兩類。突出煤層突出危險區(qū)必須采取區(qū)域防突措施，嚴禁在區(qū)域防突措施效果未達到要求的區(qū)域進行采掘作業(yè)。1、預(yù)抽煤層瓦斯在單一煤層開采條件或保護層為突出煤層的情況下，需采用預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)區(qū)域性消除其突出危險后，方可進行采掘作業(yè)。該措施的消突原理是向突出煤層內(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(yù)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(yīng)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。區(qū)域防突措施2、開采保護層1）開采保護層的作用

在開采煤層群的條件下，首先開采無突出危險、或突出危險較小的煤層，使距離它一定范圍內(nèi)的突出危險煤層受采動影響而減少或失去突出危險性，這個先開采煤層稱為保護層，后開采的煤層稱為被保護層。保護層如果位于突出危險層的上方，稱為上保護層，位于下方的叫下保護層。區(qū)域防突措施以沈陽煤業(yè)集團西馬煤礦利用保護煤層開釆技術(shù)防治突出為例，來說明保護層開采的作用(如下圖所示)。西馬煤礦13號煤層下距12號煤層3.5~25m，實測的突出危險區(qū)域內(nèi)，12號煤層瓦斯含量為15~30m3/t，煤與瓦斯突出災(zāi)害嚴重，截至2000年礦井共發(fā)生煤與瓦斯突出事故203次。因此，通過13號煤層的保護層開釆，使得12號煤層獲得充分卸壓保護。區(qū)域防突措施保護層開釆后，由于采空區(qū)的頂?shù)装鍘r石垮落、移動，引起開釆煤層周圍應(yīng)力的重新分布，采空區(qū)上、下形成應(yīng)力降低(卸壓)區(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)的未開采的12號煤層將發(fā)生下述變化：地壓減小，彈性潛能得以緩慢釋放。12煤層膨脹變形，形成裂隙與孔道，透氣系數(shù)增大。所以被保護層內(nèi)的瓦斯能大量排放到保護層的采空區(qū)內(nèi)，瓦斯含量和瓦斯壓力都將明顯下降。3煤層瓦斯涌出后，煤的強度增大。據(jù)測定，開采保護層后，被保護層的煤硬度系數(shù)由0.3?0.5增加到1.0?1.5。所以保護層開釆后，不但消除或減少了引起突岀的兩個重要因素（地壓和瓦斯），而且增加了抵御突出的能力因素（煤的機械強度）。這就使得在卸壓區(qū)范圍內(nèi)開采被保護層時，不再會發(fā)生煤與瓦斯突出。區(qū)域防突措施上被保護層下被保護層保護層原始煤體卸壓煤體m+△m地應(yīng)力m保護層開采后，頂?shù)装鍍?nèi)煤體移動，被保護層地應(yīng)力降低、產(chǎn)生裂隙，發(fā)生膨脹變形、透氣性增大（瓦斯釋放、煤的塑形增強）。區(qū)域防突措施2）保護范圍

保護范圍是指保護層開采后，在空間上使危險層喪失突岀危險的有效范圍。在保護范圍內(nèi)進行釆掘工作，按無突出危險對待，不需要再采取其他預(yù)防措施；在未受到保護的區(qū)域，必須采取防治突岀的措施。劃定保護范圍，也就是在空間和時間上確定卸壓區(qū)的有效范圍，突岀危險礦井應(yīng)根據(jù)實際觀測資料，確定合適的保護范圍，標明在礦井開采平面圖上，如無實測資料，可參考下列數(shù)據(jù)。（1）沿傾斜方向的保護范圍保護層工作面沿傾斜方向的保護范圍應(yīng)根據(jù)卸壓角6（又稱冒落角）劃定，如圖所示。在沒有本礦井實測的卸壓角時，可參考表的數(shù)據(jù)。A一保護層；B-被保護層；C-保護范圍邊界線區(qū)域防突措施

煤層傾角α/（o）卸壓角δ/（o）δ1δ2δ3δ4080807575107783757520738775753069907770406590807050709080706072908070707290807280739078759075807580

表保護層沿傾斜方向的卸壓角區(qū)域防突措施（2）沿走向方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，則該保護層釆煤工作面對被保護層沿走向的保護范圍對應(yīng)于始采線、終釆線及所留煤柱邊緣位置的邊界線可按卸壓角δ5=56o~60o劃定，如圖所示。A—保護層；B—被保護層；C—煤柱；D—采空區(qū)；E—保護范圍；F—始采線、采止線區(qū)域防突措施(3)最大保護垂距

被保護層隨著與保護層之間的垂距加大，其有效性有所減低。保護層與被保護層之間的最大保護垂距可參照下表選取。煤層類別最大保護垂距（結(jié)合抽采瓦斯）/m上保護層下保護層急傾斜煤層<60<80緩傾斜和傾斜煤層<50<100區(qū)域防突措施

（4）開采下保護層的最小層間距

開采下保護層時，不破壞上部被保護層的最小層間距可參用下式確定

：當α<60°時，H=KM

cosα當α≥60°時，H=KMsin(α/2)式中

H——允許采用的最小層間距，m；M——保護層的開采厚度，m；α——煤層傾角，（°）；K——頂板管理系數(shù)。冒落法管理頂板時，K

取10，充填法管理頂板時，K取

6。區(qū)域防突措施3）選擇保護層原則具備開采保護層條件的突出危險區(qū)，必須開采保護層。選擇保護層應(yīng)當遵循下列原則：（1）優(yōu)先選擇無突出危險的煤層作為保護層。礦井中所有煤層都有突出危險時，應(yīng)當選擇突出危險程度較小的煤層作為保護層；（2）當煤層群中有幾個煤層都可作為保護層時，優(yōu)先開采保護效果最好的煤層；（3）優(yōu)先選擇上保護層。選擇下保護層開采時，不得破壞被保護層的開采條件；（4）開采煤層群時，在有效保護垂距內(nèi)存在厚度0.5m及以上的無突出危險煤層的，除因與突出煤層距離太近威脅保護層工作面安全或者可能破壞突出煤層開采條件的情況外，應(yīng)當作為保護層首先開采。注意：（1）與突出煤層太近的煤層不能作為保護層開采。（2）如在有效保護垂距內(nèi)存在厚度0.5m及以上的無突出危險煤層時，都必須首先開采保護層，而