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(kù)區(qū)域防突措施區(qū)域防突措施是指在突出煤層進(jìn)行采掘前，對(duì)突出危險(xiǎn)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(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩類。突出煤層突出危險(xiǎn)區(qū)必須采取區(qū)域防突措施，嚴(yán)禁在區(qū)域防突措施效果未達(dá)到要求的區(qū)域進(jìn)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(hù)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(xiǎn)后，方可進(jìn)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(shí)抽采瓦斯釋放其潛能，然后再經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間（幾個(gè)月到幾十個(gè)月）的預(yù)抽煤層瓦斯進(jìn)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(jiān)固系數(shù)增加等變化，從而達(dá)到消除突出危險(xiǎn)性的目的。區(qū)域防突措施2、開采保護(hù)層1）開采保護(hù)層的作用

在開采煤層群的條件下，首先開采無(wú)突出危險(xiǎn)、或突出危險(xiǎn)較小的煤層，使距離它一定范圍內(nèi)的突出危險(xiǎn)煤層受采動(dòng)影響而減少或失去突出危險(xiǎn)性，這個(gè)先開采煤層稱為保護(hù)層，后開采的煤層稱為被保護(hù)層。保護(hù)層如果位于突出危險(xiǎn)層的上方，稱為上保護(hù)層，位于下方的叫下保護(hù)層。區(qū)域防突措施以沈陽(yáng)煤業(yè)集團(tuán)西馬煤礦利用保護(hù)煤層開釆技術(shù)防治突出為例，來(lái)說明保護(hù)層開采的作用(如下圖所示)。西馬煤礦13號(hào)煤層下距12號(hào)煤層3.5~25m，實(shí)測(cè)的突出危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，12號(hào)煤層瓦斯含量為15~30m3/t，煤與瓦斯突出災(zāi)害嚴(yán)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(hào)煤層的保護(hù)層開釆，使得12號(hào)煤層獲得充分卸壓保護(hù)。區(qū)域防突措施保護(hù)層開釆后，由于采空區(qū)的頂?shù)装鍘r石垮落、移動(dòng)，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(gè)區(qū)域內(nèi)的未開采的12號(hào)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(hù)層內(nèi)的瓦斯能大量排放到保護(hù)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(qiáng)度增大。據(jù)測(cè)定，開采保護(hù)層后，被保護(hù)層的煤硬度系數(shù)由0.3?0.5增加到1.0?1.5。所以保護(hù)層開釆后，不但消除或減少了引起突岀的兩個(gè)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(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)，不再會(huì)發(fā)生煤與瓦斯突出。區(qū)域防突措施上被保護(hù)層下被保護(hù)層保護(hù)層原始煤體卸壓煤體m+△m地應(yīng)力m保護(hù)層開采后，頂?shù)装鍍?nèi)煤體移動(dòng)，被保護(hù)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(qiáng)）。區(qū)域防突措施2）保護(hù)范圍

保護(hù)范圍是指保護(hù)層開采后，在空間上使危險(xiǎn)層喪失突岀危險(xiǎn)的有效范圍。在保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行釆掘工作，按無(wú)突出危險(xiǎn)對(duì)待，不需要再采取其他預(yù)防措施；在未受到保護(hù)的區(qū)域，必須采取防治突岀的措施。劃定保護(hù)范圍，也就是在空間和時(shí)間上確定卸壓區(qū)的有效范圍，突岀危險(xiǎn)礦井應(yīng)根據(jù)實(shí)際觀測(cè)資料，確定合適的保護(hù)范圍，標(biāo)明在礦井開采平面圖上，如無(wú)實(shí)測(cè)資料，可參考下列數(shù)據(jù)。（1）沿傾斜方向的保護(hù)范圍保護(hù)層工作面沿傾斜方向的保護(hù)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(shí)測(cè)的卸壓角時(shí)，可參考表的數(shù)據(jù)。A一保護(hù)層；B-被保護(hù)層；C-保護(hù)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(hù)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(hù)范圍若保護(hù)層采煤工作面停采時(shí)間超過3個(gè)月且卸壓比較充分，則該保護(hù)層釆煤工作面對(duì)被保護(hù)層沿走向的保護(hù)范圍對(duì)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(hù)層；B—被保護(hù)層；C—煤柱；D—采空區(qū)；E—保護(hù)范圍；F—始采線、采止線區(qū)域防突措施(3)最大保護(hù)垂距

被保護(hù)層隨著與保護(hù)層之間的垂距加大，其有效性有所減低。保護(hù)層與被保護(hù)層之間的最大保護(hù)垂距可參照下表選取。煤層類別最大保護(hù)垂距（結(jié)合抽采瓦斯）/m上保護(hù)層下保護(hù)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(hù)層的最小層間距

開采下保護(hù)層時(shí)，不破壞上部被保護(hù)層的最小層間距可參用下式確定

：當(dāng)α<60°時(shí)，H=KM

cosα當(dāng)α≥60°時(shí)，H=KMsin(α/2)式中

H——允許采用的最小層間距，m；M——保護(hù)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(shí)，K

取10，充填法管理頂板時(shí)，K取

6。區(qū)域防突措施3）選擇保護(hù)層原則具備開采保護(hù)層條件的突出危險(xiǎn)區(qū)，必須開采保護(hù)層。選擇保護(hù)層應(yīng)當(dāng)遵循下列原則：（1）優(yōu)先選擇無(wú)突出危險(xiǎn)的煤層作為保護(hù)層。礦井中所有煤層都有突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇突出危險(xiǎn)程度較小的煤層作為保護(hù)層；（2）當(dāng)煤層群中有幾個(gè)煤層都可作為保護(hù)層時(shí)，優(yōu)先開采保護(hù)效果最好的煤層；（3）優(yōu)先選擇上保護(hù)層。選擇下保護(hù)層開采時(shí)，不得破壞被保護(hù)層的開采條件；（4）開采煤層群時(shí)，在有效保護(hù)垂距內(nèi)存在厚度0.5m及以上的無(wú)突出危險(xiǎn)煤層的，除因與突出煤層距離太近威脅保護(hù)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(dāng)作為保護(hù)層首先開采。注意：（1）與突出煤層太近的煤層不能作為保護(hù)層開采。（2）如在有效保護(hù)垂距內(nèi)存在厚度0.5m及以上的無(wú)突出危險(xiǎn)煤層時(shí)，都必須首先開采保護(hù)層，而