煤炭開采保護層與被保護層保護效果分析論文

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1、煤炭開采保護層與被保護層保護效果分析論文摘要：通過對開采14125保護層工作面前后，14124煤層各種參數(shù)的變化對比，論證了5槽煤層對4槽煤層的保護效果。關(guān)鍵詞：保護層；效果分析1B4煤層瓦斯及突出危險性西二采區(qū)4-1煤層瓦斯含量5.01m3/t，瓦斯壓力1.2MPa（重慶分院實測）。從建井期間揭煤情況看，4-1煤層具有較為嚴(yán)重突出危險性，建礦以來4-1煤層突出10次，1987年西二運輸石門揭煤突出煤量1576t，瓦斯22000m3.freel石門1993年揭B4煤層之前曾進行了打鉆測壓，突出指標(biāo)ΔＰ＝10，Ｐ＝

2、1.0MP，Ｋ=18.5，Ｄ=0.61，為突出危險區(qū)。采取排放鉆孔措施揭穿煤層后，各項指標(biāo)均降至臨界值以下，具體為：f=0.72，ΔＰ=9.5，Ｋ=13.19。2上保護層開采設(shè)計西二B組采區(qū)B5煤層平均厚度為1.3m，與B4煤層層間距為6～11m左右，平均8.3m，屬于近距離上保護層開采類型。2.1保護層與被保護層工作面回采巷道布置B4煤層西翼一階段(即14124)和上保護層B5煤層一階段(即14125)上風(fēng)巷由西二回風(fēng)付石門施工B5提料斜巷至西進風(fēng)井煤柱標(biāo)高，與西二回風(fēng)石門相透，形成進回風(fēng)系統(tǒng)。14124下順槽由B

3、4煤層下山直接向西施工，14125下順槽由B4煤層下山施工進風(fēng)斜巷至B5下順槽標(biāo)高。該塊段14125上風(fēng)巷與14124上風(fēng)巷平距外錯2m，14125下順槽與14124下順槽平距外錯7m，14125始采線、終采線與14124外錯平距為10m。西二采區(qū)B5煤層一階段14125工作面設(shè)計上風(fēng)巷長545m，下順槽長601m，傾斜寬150m，預(yù)計在保護范圍內(nèi)的B4煤層一階段14124工作面走向525m，傾斜寬140m。工作面布置見下圖。2.2B4煤層底板巷道布置從西二B組采區(qū)B4煤層底板通風(fēng)上山-411m標(biāo)高處開始，在14124工

4、作面中部的B4煤層底板砂巖中布置一條14124底板抽排巷，巖巷到B4煤層底板的垂距為23～25m，長度597m。底板抽排巷采用斷面為2.4×2.4m的直墻半圓拱，錨噴支護。從14124工作面采止線正下方開始，在底板抽排巷兩幫布置鉆場。鉆場間距30m，鉆場長寬高=2×3×2m，采用錨噴支護，共設(shè)計15組鉆場，由東向西編號依次為1#～15#。314125工作面開采對14124工作面保護效果分析B5煤層在本區(qū)平均厚度1.3m，與B4煤層層間距平均為8.3m左右，屬于近距離上保護層開采類型。該煤層在本區(qū)賦存較穩(wěn)定，B5與B4煤

5、層層間巖層以砂巖為主，其次為砂頁巖和頁巖。B5煤層作為B4煤層的上保護層先期開采后，必然對上部B4煤層的瓦斯、地應(yīng)力起到一定程度的卸壓作用，進而使煤層的突出危險性得以減弱乃至消除。3.1上保護層保護作用的理論分析保護層的保護作用隨層間距的增大而減小，達到某一臨界距離時，保護作用消失。確定上保護層的有效層間距，可以采用如下三種方法確定。(1)根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》的推薦，緩傾斜和傾斜上保護層開采的有效垂距為小于50m。(2)根據(jù)保護層厚度、頂板管理方法、回采工作面長度和開采深度等因素，按如下公式確定上保護層開采的

6、有效垂距：S上=h上β1β2式中：S上-上保護層的最大有效層間垂距，m；h上-上保護層的理論有效層間垂距，m，它與工作面長度a和開采深度H有關(guān)，當(dāng)a＞0.3h時，則取a=0.3h，但a不得大于250m；β1-保護層開采影響系數(shù)，當(dāng)M≤mo時，β1=M/mo，當(dāng)M＞mo時，β1=1；M-保護層開采厚度，m；mo-開采保護層的最小有效厚度，m；β2-層間硬巖（砂巖、石灰?guī)r）含量系數(shù)，以η表示硬巖在層間巖石中所占的百分比，η≥50%時，β2=1-（0.4η/100），η＜50%時，β2=1

7、。按照這一方法的計算公式計算得出的14125工作面上保護層開采的有效保護垂距為58m。(3)保護層的保護作用不僅與層間距離有關(guān)，而且與保護層的開采厚度有關(guān)。因此，在討論保護作用時，應(yīng)把保護層厚度與層間垂距結(jié)合起來考慮，引入相對層間距離的概念，即層間垂距與采高的比值R=h/m。相對層間距越小，保護作用越充分，反之亦然。保護層開采的實踐經(jīng)驗表明：開采上保護層的相對層間距R＜75時，被保護層從未發(fā)生過突出。因此，可以把上保護層開采時相對層間距R＜75作為選擇保護層的一個依據(jù)。對于14124工作面，B5煤層距B4煤層8.3m，

8、R=h/m=6.4。因此，B5煤層與B4煤層的間距遠(yuǎn)小于上保護層開采的最大有效層間距50m，且其R值亦遠(yuǎn)小于75，說明B5煤層開采后，將對B4煤層產(chǎn)生非常好的保護效果。3.2B5保護層開采的保護效果分析通過對B5煤層開采后B4煤層的各項參數(shù)包括煤層瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、煤層透氣性、煤