淺談煤與瓦斯突出礦井如何選擇保護(hù)層

康長(zhǎng)龍

（汾西瑞泰正太丈八煤業(yè)有限公司，山西 左權(quán) 032600）

·問(wèn)題探討·

淺談煤與瓦斯突出礦井如何選擇保護(hù)層

康長(zhǎng)龍

（汾西瑞泰正太丈八煤業(yè)有限公司，山西 左權(quán) 032600）

在防治煤與瓦斯突出的眾多措施中，開采保護(hù)層成為預(yù)防突出最有效、最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域預(yù)防措施。針對(duì)正太丈八煤業(yè)的實(shí)際情況，提出了針對(duì)性的保護(hù)層開采方案，經(jīng)過(guò)分析對(duì)比確定最優(yōu)方案，為礦井的安全開采提供了科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)。

瓦斯突出；開采保護(hù)層；方案選擇

1 煤與瓦斯突出的危害

我國(guó)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(dá)到800～1 200 m，地應(yīng)力及瓦斯壓力不斷增加，突出災(zāi)害日趨嚴(yán)重。煤與瓦斯突出能產(chǎn)生強(qiáng)烈的動(dòng)力效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，摧毀井巷設(shè)施，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，使井巷充滿瓦斯與煤粉，甚至導(dǎo)致瓦斯爆炸和火災(zāi)，嚴(yán)重影響了煤礦安全生產(chǎn)及工作人員的生命安全。為了防止這類災(zāi)害的發(fā)生，保障煤礦井下安全生產(chǎn)，在防治煤與瓦斯突出的眾多措施中，開采保護(hù)層成為預(yù)防突出最有效、最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域預(yù)防措施。

2 礦井概況

山西汾西瑞泰正太丈八煤業(yè)有限公司是經(jīng)批準(zhǔn)的兼并重組整合礦井，位于左權(quán)縣龍泉鄉(xiāng)丈八村附近，在縣城西南部，直距約15 km，行政區(qū)劃隸屬左權(quán)縣龍泉鄉(xiāng)。批準(zhǔn)礦區(qū)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(zhǔn)開采3#～15#煤層，井田內(nèi)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(wěn)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(wěn)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(qū)可采的穩(wěn)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(wěn)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(qū)可采的穩(wěn)定煤層。根據(jù)相關(guān)文件，正太丈八煤業(yè)被批復(fù)為煤與瓦斯突出礦井。

3 保護(hù)層選擇規(guī)定

防治煤與瓦斯突出第46條規(guī)定：選擇保護(hù)層必須遵守以下規(guī)定：1）在突出礦井開采煤層群時(shí)，如在有效保護(hù)垂距內(nèi)，存在厚度0．5 m及以上的無(wú)突出危險(xiǎn)煤層，除因突出煤層距離太近而威脅保護(hù)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(hù)層。2）有條件的礦井可以將軟巖層作為保護(hù)層開采。3）當(dāng)煤層群中有幾個(gè)煤層都可作為保護(hù)層時(shí)，綜合比較分析，擇優(yōu)選擇開采保護(hù)效果最好的煤層。4）當(dāng)?shù)V井中所有煤層都有突出危險(xiǎn)時(shí)，選擇突出危險(xiǎn)程度較小的煤層作為保護(hù)層先行開采，但采掘前必須按本規(guī)定的要求，采取預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施，并進(jìn)行效果檢驗(yàn)。5）優(yōu)先選擇上保護(hù)層。6）在選擇開采下保護(hù)層時(shí)，不得破壞被保護(hù)層的開采條件。

4 保護(hù)層選擇方案的制定與對(duì)比

4．1 保護(hù)層選擇方案的制定

正太丈八煤業(yè)可采煤層中，3#、4#、10#煤層為局部可采煤層，8#、15#煤層為全區(qū)可采，是主采煤層。根據(jù)《突出危險(xiǎn)性鑒定報(bào)告》的結(jié)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(fā)生過(guò)瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，按突出煤層設(shè)計(jì)。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，井田內(nèi)除5層可采煤層外，在煤系平均間距10～30 m范圍內(nèi)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(qiáng)度相對(duì)可采煤層弱，為有效削弱可采煤層的突出危險(xiǎn)，尤其是主采煤層，根據(jù)本井田煤層賦存狀況，對(duì)保護(hù)層的選擇提出了兩套方案：

方案一：選擇13#煤層作保護(hù)層開采，同時(shí)解放8#、15#主采煤層。

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

4．2 保護(hù)層選擇方案的對(duì)比

4．2．1 方案一的優(yōu)缺點(diǎn)

1）優(yōu)點(diǎn)。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(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，保護(hù)層與被保護(hù)層之間的有效垂距見表1。

表1 保護(hù)層與被保護(hù)層之間的有效垂距

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

b）保護(hù)層煤層開采因煤層薄、煤巖共生、開采煤質(zhì)差、效益差，方案一較方案二少一個(gè)保護(hù)層開采，有利于提高礦井經(jīng)濟(jì)效益。

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

d）13#煤層的直接頂板為K3灰?guī)r，K3灰?guī)r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(shí)，為防止上鄰近層卸壓瓦斯涌入回采工作面，設(shè)計(jì)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(dāng)15#煤層開采時(shí)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(jìn)條數(shù)，減少巷道工程量。

2）缺點(diǎn)。該礦井為煤層群開采，13#作保護(hù)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(jìn)速度較慢。

4．2．2 方案二的優(yōu)缺點(diǎn)

1）優(yōu)點(diǎn)。

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(hù)層開采條件，作為保護(hù)層開采，其煤層厚度較小，突出危險(xiǎn)性相對(duì)可采煤層低，作保護(hù)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(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》保護(hù)層與被保護(hù)層之間的有效垂距，7#煤層作為8#煤層的保護(hù)層開采，14#煤層作為15#煤層的保護(hù)層開采，有利于對(duì)8#、15#煤層的充分卸壓保護(hù)。

2）缺點(diǎn)。

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(jù)《正太丈八煤業(yè)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)報(bào)告》，8#煤層瓦斯含量最大，突出危險(xiǎn)性大。7#煤層開采時(shí)可能引發(fā)8#煤層突出。

b）14#煤層的直接頂板為K2灰?guī)r，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(wú)法選型，必須采取強(qiáng)制放頂措施，頂板管理困難。

c）14#煤層開采時(shí)，為防止上鄰近層卸壓瓦斯涌入回采工作面，設(shè)計(jì)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(jù)經(jīng)驗(yàn)，該高抽巷距離15#煤層近，15#煤層開采時(shí)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(hù)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(duì)方案一增加了一個(gè)煤巖共采保護(hù)層工作面，不利于提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

5 保護(hù)層選擇方案確定

通過(guò)上述兩方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較，方案一優(yōu)點(diǎn)突出，故采用方案一，即將13#煤層作保護(hù)層開采。保護(hù)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(jī)械強(qiáng)度。這就使得在卸壓區(qū)范圍內(nèi)開采被保護(hù)層時(shí)更加安全。

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

［2］ 國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局．防治煤與瓦斯突出規(guī)定［M］．北京：煤炭工業(yè)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(zhǎng)龍（1977—），男，山西孝義人，1999年畢業(yè)于山西煤校，工程師，主要從事采礦技術(shù)管理與研究工作（E-mail）hyzfmkj＠sina．com