ｔｏ
ｌａｙｅｒ ｍｉｎｉｎｇ．ａｎｄ ｔａｋｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ’８ ｒｅｓｕｌｔ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｓｅａｍ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｃｏｐｅ
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
８０
ａｓ
ｔｏ
ｇｕｉｄｅ ｓａｆｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
ｍａ／ｍｉｎ，建议采用孔板流量计法进行测量。
４考察内容及考察技术方案
４．１考察内容
５．２煤层瓦斯压力测定
在测压钻孔封孔工作结束后，接好压力表开始瓦斯压力 测定，钻孔内瓦斯压力逐渐升高，待压力稳定后测定的值即
为煤层原始瓦斯压力。保护层开采后，由于卸压和瓦斯抽放
（１）４２２２８９煤层工作面始采线煤柱对保护层（Ｂ８煤层）
・第２７卷第７期
２００８年７月
煤炭技术
Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ！．２７．Ｎｏ．７ Ｊｕｌ，２００８
保护层开采的保护范围和效果的研究
涂德汉
（淮南东辰公司鑫蔡煤矿，安徽淮南２３２０５２）
摘要：通过对保护层开采引起瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层变形、钻孔瓦斯涌出量等参数变化的考察和分析，能
够掌握保护层开采的保护范围与效果，并根据此研究结论，制定措施，以指导安全生产。 关键词：煤层；保护层；保护范围 中图分类号：ＴＤ８２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—８７２５（２００８）０７—００６３—０２
收稿日期：２００８—０３—０５；修订日期：２００８—０５—０５
巷工业性试验表明，此项技术已趋成熟，可以在类似条件下 推广应用。 （４）工业性试验的成功说明，可合理选择施工工艺，科学 设计，理论联系实际是基础，严把掘进头是关键。
作者简介：涂德汉（１９６７一），男，安徽舒城人，助理工程师。１９９０年毕业于徐州煤炭建筑工程学校地下采煤专业，现任鑫蔡煤矿 一号井技术井长。
内，工作面煤层赋存相对稳定，地质构造简单。但由于煤层倾 角太大，采用倾角３０。放炮落煤回采工艺，＇ｒ型柔性掩护支架
吉抽 ‘。。 ２
保护层工作面概况
鑫蔡煤矿４２采区的保护层开采方式是以上保护层开采
被保护层工作面概况
４２采区的被保护层煤层髓煤层工作面，根据原煤炭工
方式为主。作为突出煤层Ｂ８的上保护层的４２２２８９工作面， 煤层倾角为６３—８８。，平均７２０，属于急倾斜煤层。根据地质
４．２考察技术方案
用深部基点法测定煤层顶底板相对变形，变形钻孔施工
时要求钻孔进入煤层顶板１．０ ５．４瓦斯抽放量测定
ｉｌｌ。
４．２．１考察巷道的布置 要对Ｂ９煤层开采后Ｂ８煤层内发生的变化进行考察，必 须向懿煤层打钻，布置相应的仪器和设备，定期进行观测。 这些工作不能与考察期间的生产相冲突。根据４２采区目前
由于被保护层工作面上邻的区段已经回采，测定工作面 上部保护边界没有实际意义。因此，此次考察只设计了工作
面下部边界的考察。同样布置３个瓦斯压力测定的考察钻
孔，向下倾斜，其倾斜角分别为一４．５０，一２８．５０，一４ｌ。。
４．２．４保护层开采及卸压瓦斯抽放的影响考察
万 方数据
４
效益分析
（１）经济效益。采用中深孔爆破技术，改变装药结构，起
爆破￡＝１．３。２
ｍ。
（３）经过三水平轨道上山、三水平皮带暗斜井、南翼皮带 爆点的位置，调整掏槽形式和装药量，提高掏槽效果，增加炮 眼长度提高爆破率，减少单位体积装药量，减少雷管用量，可 减少爆破应用的１０％以上。 （２）社会效益。小循环的掘进速度，掘进单进平均每月
５．１钻孔瓦斯自然涌出量测定
数，也是衡量保护层开采的卸压程度，以及卸压瓦斯抽放的 重要指标。它可以在测压孔中测定，也可在抽放钻孔中测 定。当Ｂ８煤层受到保护层开采影响之后，煤层变性增加，透 气性明显增大，预计此时钻孔瓦斯自然涌出量将达到０．１一
１．０
采区的保护效果及范围进行实际考察，考察结果对急倾斜煤 层保护层开采具有重要的参考价值。
沿走向的保护范围（保护角）。
等综合作用，将导致一定范围内瓦斯压力的下降。瓦斯压力 下降到一定值以后，可以通过孔口排气孔将瓦斯压力卸掉， 然后测定瓦斯流量，用于计算煤层透气性系数。为了减少钻 孔内瓦斯压力的平衡时间，尽快测出煤层原始瓦斯压力，可
采用向钻孔内注氮气的方法。 ５．３煤层顶底板相对变形测定
（２）４２２２８９煤层工作面下侧煤柱对保护层（Ｂ８煤层）沿 倾斜方向的保护范围（保护角）。 （３）４２２２８９煤层工作面开采及卸压瓦斯抽放，引起保护 层（Ｂ８煤层）瓦斯压力、煤层瓦斯含量、钻孔瓦斯流量、煤层 变形和透气性等参数的变化。 （４）４２２２８９煤层工作面开采对保护层（Ｂ８煤层）卸压瓦 斯的影响。
的巷道布置情况，必须掘进１条专门的考察巷道。这条巷道
瓦斯抽放量测定采用孔板流量计法进行测定。瓦斯抽 放系统孔板流量计安装在钻场瓦斯管和抽放巷瓦斯管路的 末端，用以测定各钻场和整个瓦斯抽放巷的瓦斯抽放量，每 个钻场布置１个孔板流量计，抽放巷瓦斯管路末端布置１个
孔板流量计。
设计布置在位于Ｂ８煤层下的Ｂ６煤层内。这种布置的优点
穿越Ｂ８煤层，进入顶板内１．０ ４．２．５考察钻孔的要求
ｍ。
问。在走向方向上，按上保护层考虑，其卸压角为４５０，故在 被保护的Ｂ８煤层中，西部的保护边界要比Ｂ９煤层的开切眼
向东缩进１２ ｍ左右，东部的保护边界要比Ｂ９煤层的停采线 向西缩进１２ ｍ左右。根据Ｂ９煤层的保护范围，被保护的腿
煤层工作面参数确定为：工作面走向长１６４ ｖｉｉ，倾斜长７２
４．２．３倾斜保护范围的考察
（２）在瓦斯治理过程中，通过试验发现利用走向穿层钻 孔抽放被保护层卸压瓦斯效果特别明显，抽放体积分数达到 ５０％以上，今后开采类似煤层群可以借鉴这种治理方法。 （３）保护层开采过程中，被保护层有大量瓦斯进入保护
层工作面的采空区，在上水平老空巷进行抽放，抽放体积分 数高达３０％．５０％以上，今后在保护层开采期间尽可能布置 高抽巷进行抽放。
是Ｂ９煤层开采引起的扰动对该巷道影响较小，同时Ｂ９煤层
测定孔板两端的压差可采用倾斜水柱计，测定抽放管路 中的抽放负压可采用水银计，测定抽放管路中的瓦斯体积分
数可采用高体积分数瓦斯检定器。
开采引起的岩体破裂是先影响船煤层，再影响钻孔，有利于
完整记录Ｂ８煤层内发生的变化。 ４．２．２走向保护范围的考察
６
，、
＊士
”。９
道为界，东边以断层为界，西边以机轨石ｆ－ｊ的岩石下山的煤 柱线为界。工作面参数为工作面走向长１８８ ｍ，倾斜长７２
ｍ，
。
急倾斜煤层保护层的顶板垮落有特殊性，因而考察其保 护范围及其效果有重要意义。通过对保护层开采的科学研 究，可以更好地指导安全生产。
１
煤层厚度为１．５—２．１ ｍ，倾角６３．８８０，平均７２０。开采范围
结论
（１）此次考察是在原有巷道布置基础上进行的，使考察
４２采区的Ｂ８煤层走向保护边界的考察在机轨石门的岩 石下山保护煤柱线处进行。共布置３个瓦斯压力测定的考
察钻孔，设计开孔位置在Ｂ６煤层考察巷道中。考虑到打钻
钻孔施工较困难。有条件进行类似考察时尽可能将考察巷
布置在顶板煤层中．以便于钻孔施工。
和测定透气性系数的需要，走向保护范围的考察钻孔倾角设 计为２２０左右，这时钻孔与明煤层垂直相交。
万 方数据
护范围内通过测定Ｂ８煤层的瓦斯压力、透气性
此璐煤层的开采范围在倾斜方向上定为…３８９
和支护方式与Ｂ９煤层相同。
压角为８０。，卸压范围覆盖４２采区的整个Ｂ８煤层部分。因
４５９
ｍ之
系数、煤层相对变形和钻孔有效抽放半径，考察保护层开采 及卸压瓦斯抽放的影响。共布置３个测压孔，２个变形孔和 ２个瓦斯流量孔，这些孔均垂直于被考察的Ｂ８煤层，且要求
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ＲｅｓｕＩｔ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ
ＴＵ Ｄｅ—ｈａｎ
（Ｘｉｎｃａｌ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ，Ｄｏｎｇｅｈｅｎ Ｃｏｍｐａｎｙ．Ｈｕａｉｎａｎ ２３２０５２－Ｃｈｉｎａ）
Ｍｉｎｉｎｇ
ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｌｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｍｉｎｉｎｇ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｇａｓ ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｃｏａｌ￥ｅａｎｌ，ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ，ｔｈｅ ｇｕｓｈｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｇａｓ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｆｒｏｍ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｈｏｌｅ，ａｎｄ ｓｏ ｏｎ，ｗｅ ｃａｎ ｇｒａｓｐ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
构造确定该保护层的开采范围为倾斜上方以机轨石门相接 的一３８９ ｍ巷道为界，倾斜下方以机轨石门相接的一４５９ ｍ巷
业部《防治煤与瓦斯突出细则》和４２采区的保护层与被保护 层工作面的巷道布置关系，在倾斜方向上，４２采区的Ｂ９煤层 开采后，经计算得出，对Ｂ８煤层的上部卸压角为９６０，下部卸
电雷电岳电雷８雷电雷电雷电舌雹雷电瘩吧蓝电盎、雹雷电雷雹雷辱窖召雷电雷矗６电雷电雷魄乜雷电雷电雷也６毫雷雹雷电雷电Ｇ８雷雹雷电雷母雷电岳吧雷电客也雷ｅ雷电窖电雷电右雹雷电雷电雷电—盛８客雹雷县雷电Ｇ
ｍ，
此次考察方案共设计了１３个考察钻孔，其中Ｊ１个测压 孔和２个变形孔，这是考察工作必须达到的钻孔数量。因此 在钻孔施工、封孔、测量仪表的安装和观测过程中，必须精心 施工，妥善保护，防止钻孔损坏。 ５
煤层厚度为５．０—８．０ ｍ，倾角６３—８８０，平均７２９，其回采工艺
３保护层开采保护效果及范围考察依据
《防治煤与瓦斯突出细则》的规定：“矿井首次开采保护 层时，必须进行保护效果及范围的实际考察，并不断积累、补 充和完善资料，以尽快得出确定本矿保护层有效作用范围的 参数”。 尽管鑫蔡煤矿以往已经进行过保护层开采试验，但对于