浅谈煤与瓦斯突出矿井如何选择保护层

康长龙

（汾西瑞泰正太丈八煤业有限公司，山西 左权 032600）

·问题探讨·

浅谈煤与瓦斯突出矿井如何选择保护层

康长龙

（汾西瑞泰正太丈八煤业有限公司，山西 左权 032600）

在防治煤与瓦斯突出的众多措施中，开采保护层成为预防突出最有效、最经济的区域预防措施。针对正太丈八煤业的实际情况，提出了针对性的保护层开采方案，经过分析对比确定最优方案，为矿井的安全开采提供了科学的技术指导。

瓦斯突出；开采保护层；方案选择

1 煤与瓦斯突出的危害

我国煤矿每年以10～20 m的速度向深部延深，许多矿井开采深度达到800～1 200 m，地应力及瓦斯压力不断增加，突出灾害日趋严重。煤与瓦斯突出能产生强烈的动力效应和化学效应，摧毁井巷设施，破坏通风系统，使井巷充满瓦斯与煤粉，甚至导致瓦斯爆炸和火灾，严重影响了煤矿安全生产及工作人员的生命安全。为了防止这类灾害的发生，保障煤矿井下安全生产，在防治煤与瓦斯突出的众多措施中，开采保护层成为预防突出最有效、最经济的区域预防措施。

2 矿井概况

山西汾西瑞泰正太丈八煤业有限公司是经批准的兼并重组整合矿井，位于左权县龙泉乡丈八村附近，在县城西南部，直距约15 km，行政区划隶属左权县龙泉乡。批准矿区面积27．998 9 km2，开采深度+1 335～+549．99 m，地层倾角一般5°～14°。批准开采3#～15#煤层，井田内山西组和太原组共含煤14层。其中，可采煤层5层，即3#、4#、8#、10#、15#。其中，3#煤层平均厚度0．52 m，为局部可采的不稳定煤层；4#煤层上距3#煤层平均12．97 m，平均厚度0．64 m，为局部可采的不稳定煤层；8#煤层上距4#煤层平均42．31 m，平均厚度1．72 m，为全区可采的稳定煤层；10#煤层上距8#煤层平均23．69 m，平均厚度0．65 m，为局部可采的较稳定煤层；15#煤层上距10#煤层平均58．60 m，平均厚度4．78 m，为全区可采的稳定煤层。根据相关文件，正太丈八煤业被批复为煤与瓦斯突出矿井。

3 保护层选择规定

防治煤与瓦斯突出第46条规定：选择保护层必须遵守以下规定：1）在突出矿井开采煤层群时，如在有效保护垂距内，存在厚度0．5 m及以上的无突出危险煤层，除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可能破坏突出煤层开采条件的情况外，首先开采保护层。2）有条件的矿井可以将软岩层作为保护层开采。3）当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，综合比较分析，择优选择开采保护效果最好的煤层。4）当矿井中所有煤层都有突出危险时，选择突出危险程度较小的煤层作为保护层先行开采，但采掘前必须按本规定的要求，采取预抽煤层瓦斯区域防突措施，并进行效果检验。5）优先选择上保护层。6）在选择开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。

4 保护层选择方案的制定与对比

4．1 保护层选择方案的制定

正太丈八煤业可采煤层中，3#、4#、10#煤层为局部可采煤层，8#、15#煤层为全区可采，是主采煤层。根据《突出危险性鉴定报告》的结论：3#、4#、8#、10#煤层为突出煤层，13#煤层+847 m以上为非突出煤层，邻近矿井的15#煤层发生过瓦斯动力现象，按突出煤层设计。

根据地质报告，井田内除5层可采煤层外，在煤系平均间距10～30 m范围内有厚度小于0．7 m的2#、7#、9#、12#、13#、14#不可采煤层，其煤层厚度小，突出强度相对可采煤层弱，为有效削弱可采煤层的突出危险，尤其是主采煤层，根据本井田煤层赋存状况，对保护层的选择提出了两套方案：

方案一：选择13#煤层作保护层开采，同时解放8#、15#主采煤层。

方案二：选择7#煤层作保护层开采，解放8#主采煤层；选择14#煤层作保护层开采，解放15#主采煤层。

4．2 保护层选择方案的对比

4．2．1 方案一的优缺点

1）优点。13#煤层上距8#煤层平均为48．14 m，上距7#煤层57．22m，下距15#煤层31．23m。矿井煤层为缓倾斜煤层，根据《防治煤与瓦斯突出规定》，保护层与被保护层之间的有效垂距见表1。

表1 保护层与被保护层之间的有效垂距

a）13#煤层作为保护层开采，其上下各煤层的地应力和瓦斯压力均降低，利于上下煤层卸压保护，对采区瓦斯治理可起到较好的效果。

b）保护层煤层开采因煤层薄、煤岩共生、开采煤质差、效益差，方案一较方案二少一个保护层开采，有利于提高矿井经济效益。

c）13#煤层平均厚度为0．53 m，大于0．5 m，符合保护层开采条件。根据《正太丈八煤业突出危险性鉴定报告》，13#煤层+847 m以上为非突出煤层，作为保护层开采，自身突出危险性较低，适宜作为保护层开采。

d）13#煤层的直接顶板为K3灰岩，K3灰岩厚度1～6．2 m，平均3．17 m，煤层采高1 m，13#煤层开采后K3垮落，有利于顶板管理。

e）13#煤层开采时，为防止上邻近层卸压瓦斯涌入回采工作面，设计布置高抽巷抽采上邻近卸压瓦斯，高抽巷距离13#煤层顶板15 m，距离15#煤层顶板46 m。当15#煤层开采时可利用该高抽巷抽采上邻层卸压瓦斯，减少高抽巷重新掘进条数，减少巷道工程量。

2）缺点。该矿井为煤层群开采，13#作保护层开采，上下煤层大量瓦斯涌入工作面，其回采工作面瓦斯治理难度较大，工作面推进速度较慢。

4．2．2 方案二的优缺点

1）优点。

a）7#、14#煤层平均厚度为0．63 m、0．53 m，大于0．5 m，符合保护层开采条件，作为保护层开采，其煤层厚度较小，突出危险性相对可采煤层低，作保护层比较适宜。

b）7#煤层下距8#煤层平均为7．34 m，14#煤层下距15#煤层17．87 m，矿井煤层为缓倾斜煤层，根据《防治煤与瓦斯突出规定》保护层与被保护层之间的有效垂距，7#煤层作为8#煤层的保护层开采，14#煤层作为15#煤层的保护层开采，有利于对8#、15#煤层的充分卸压保护。

2）缺点。

a）7#煤层下距8#煤层6．02～9．18 m，平均为7．34 m，层间距较小。根据《正太丈八煤业瓦斯涌出量预测报告》，8#煤层瓦斯含量最大，突出危险性大。7#煤层开采时可能引发8#煤层突出。

b）14#煤层的直接顶板为K2灰岩，厚度4．30～9．14 m，平均5．96 m，煤层采高1 m，14#煤层开采后K2缓慢下沉，回采工作支架受压大，工作面支架无法选型，必须采取强制放顶措施，顶板管理困难。

c）14#煤层开采时，为防止上邻近层卸压瓦斯涌入回采工作面，设计需布置高抽巷抽采上邻近卸压瓦斯，高抽巷距离14#煤层顶板15 m，距离15#煤层顶板32．87 m。根据经验，该高抽巷距离15#煤层近，15#煤层开采时需重新布置高抽巷，增加了巷道工程量。

d）不可采煤层作保护层开采，采高为1 m，为煤岩共采工作面，其矸石量大，方案二相对方案一增加了一个煤岩共采保护层工作面，不利于提高矿井的经济效益。

5 保护层选择方案确定

通过上述两方案优缺点的比较，方案一优点突出，故采用方案一，即将13#煤层作保护层开采。保护层开采后，不但消除或减少了地压和瓦斯的影响，而且增加了煤的机械强度。这就使得在卸压区范围内开采被保护层时更加安全。

［1］ 赵铁锤．煤矿总工程师技术手册（中册）矿井瓦斯抽采与煤层气开发利用［M］．北京：煤炭工业出版社，2011：85-112．

［2］ 国家煤矿安全监察局．防治煤与瓦斯突出规定［M］．北京：煤炭工业出版社，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

康长龙（1977—），男，山西孝义人，1999年毕业于山西煤校，工程师，主要从事采矿技术管理与研究工作（E-mail）hyzfmkj＠sina．com