保护层区域瓦斯治理设计
防治煤与瓦斯突出措施
防治煤与瓦斯突出措施
1）、关于保护层的开采
开采保护层是目前防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一。
根据《煤矿安全规程》第193条在突出矿井开采煤层群时，应优先选择开采保护层防治突出措施。
本矿井为煤层群开采，主要开采3、5、7、9、12、17、19、26煤层，所有煤层均按突出煤层设计。
煤矿对煤层进行煤与瓦斯突出鉴定，设计首先开采最上面的3号层，然后开采依次5、7、9、12、17、19、26号煤层，矿井设计开采顺序由上至下较有利于瓦斯的释放和对下部主采煤层的保护。
2、瓦斯预抽放
根据瓦斯涌出来源和涌出量构成，设计采用综合瓦斯抽放方法，具体为：
（1）利用低负压瓦斯抽放系统，在工作面的回风顺槽埋管抽放采空区的瓦斯。
（2）对掘进工作面的瓦斯抽放
掘进工作面的瓦斯涌出主要依靠加强通风来解决，但当瓦斯涌出量每分大于3立方米时，特别是根据防突的需要，应采取“四位一体”、“先抽后掘”的瓦斯防治措施，打超前钻孔预抽掘进工作面前方煤体内的瓦斯，接高负压瓦斯抽放系统进行预抽。
（二）局部防突措施
1、石门揭煤时防止煤与瓦斯突出的措施
1032石门揭煤地点，其瓦斯压力，应力都处于原始状态，且揭穿煤层时，工作面由坚硬是岩层突然进入较松软的煤层，工作面前方是集中应力容易发生突变。
上述条件，都为发生突出提供了必要的有利条件，在掘进过程中，对于石门揭煤，必须严格按《煤矿安全规程》、《煤矿建设安全规定》、《揭煤施工技术安全措施》等有关规程、规范的规定执行，编制专门的安全措施，以确保安全。
低透气性煤层保护层开采瓦斯治理(防突)技术
井 ： 于 加 戛 背 斜 北 东 冀 中 段 、 １ 层 北 冀 ， 层 整 体 为 位 Ｆ 断 地
（８ ７ ８人） 住房墙体和地基开裂变 形； 两条小型沟谷泥石流 ， 有 还 １ ８个弃渣场和 ４ 个老煤窑 （ ３ 老硐） ３ 、 １家小煤矿形成的地下 采 空区， ３ Ｏ分 １ ． 在 纳 雍县 德 科 发 生 过 ５７秒
二井北低南高， 田内最高点为南山顶， 井 最低点位于 丫口田西北 边河坝 ， 山势与岩层走 向基本一致 ， 地貌特 征受地质构造 、 岩石 性质和气候条件 等所控 制， 煤系地层 易风化剥蚀 ， 形成反 向坡 ，
～
ｋ ２其 中落 差 大 于 ３ ｍ 的 断层 共 ３条 。 ｍ； ０
总体看来 ， 一井浅部构造较复杂 ， 地层走 向变化 大， 多数断
雍 县城 １ｋ 纳 雍至毕节 １９ ｍ、 ６ ｍ， ０ ｋ 大方 ７ ｋ 织金 ９ ｋ 交通 ６ ｍ、 ３ ｍ，
方便。
层落 差由浅 向深逐渐变小 以至消失，岩层倾角 由浅 向 深逐渐变 小， 内构造类型属中等构造 。二井西北部构造较复杂， 区 地层走
地质・ 勘察・ 测绘
建材与装饰 ２１年 ０ 月 ０９
．
低透气性煤层保护层开采瓦斯治理（ 防突 技术
王 斌
摘 要： 本文通过对 中岭矿井的全面分析 ， 探讨 了关于低透气性煤层保护层 开采瓦斯的治理 （ 防突） 技术 。 关键词 ： 中岭矿井； 瓦斯治理 ； 技术
１ 矿 井概 况
地形 ， 一井和二井交界处地势较低， 两翼较高 。单从・井 （ 中岭）
地形地貌来看， 沿煤层露头 ， 地势东 高西低 ， 最高点为马 中岭， 最
采煤工作面瓦斯综合治理设计基本规定
采煤工作面瓦斯综合治理设计基本规定采煤工作面瓦斯综合治理设计基本规定采煤工作面瓦斯综合治理设计第一条总则瓦斯绝对涌出量大于5m3/min、或者用通风方法解决瓦斯问题不合理的采煤工作面，必须编制瓦斯综合治理设计。
第二条采煤工作面瓦斯抽采率规定第三条采煤工作面概况(一)采煤工作面参数采煤面上、下顺槽标高，始采、收作位置，采煤面走向长度、工作面长度、煤层厚度、采厚、煤层倾角，可采储量。
(二)邻近采掘状况本煤层周边采掘活动现状，邻近煤层采掘活动现状。
(三)生产安排采面投产、收作日期，采煤工艺及预计日产量。
第四条采煤工作面瓦斯涌出量预计(一)瓦斯参数地质勘探和本块段或相邻块段实测的瓦斯参数，包括测定点标高，煤层原始瓦斯含量，瓦斯压力，吸附常数等;本煤层邻近已采块段的瓦斯涌出量，涌出量梯度，涌含比。
(二)瓦斯涌出量预测分析瓦斯来源，预测方法有模拟法和分源预测法，一般要求采用分源预测法，瓦斯涌出量预测具体方法见附件一。
(三)预测结果相对瓦斯涌出量，绝对瓦斯涌出量。
第五条瓦斯综合治理设计(一)类似块段情况本矿本煤层邻近已采典型类似块段的瓦斯治理情况。
(二)瓦斯治理方法选择根据预测的采煤工作面相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量，并结合矿井瓦斯治理实际效果，选择相适应的瓦斯治理方法。
工作面瓦斯涌出量大且现场具备条件的，选择Y型通风治理瓦斯。
工作面瓦斯绝对涌出量Q10m3/min的，采用顶板走向钻孔抽采。
工作面瓦斯绝对涌出量Q为：10～20m3/min的，采用顶板走向钻孔为主，倾向钻孔、上隅角埋管等为辅的综合抽采措施。
工作面瓦斯绝对涌出量Q为：20～50m3/min的，采用以高抽巷、底抽巷(穿层钻孔)、上下顺槽倾向穿层钻孔、顺层钻孔等为主，上隅角埋管为辅的综合抽采措施。
工作面瓦斯绝对涌出量Q50m3/min的，除采用以上抽采技术措施外，还应考虑采用地面钻孔进行抽采。
(三)通风设计通风方式(Y型通风必须明确充填工艺、材料，钻孔布置参数等)，巷道断面，风量计算(按集团公司已下发的风量计算方法计算)，进回风路线。
保护层工作面Y+Γ型通风瓦斯治理技术
收稿日期：2012－08－20作者简介：万武亮（1978—），男，江西上饶人，工程师，2002年毕业于焦作工学院，现从事煤矿设计工作。
保护层工作面Y +Γ型通风瓦斯治理技术万武亮(煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司，河南郑州450007)摘要：利用Fluent 软件数值模拟平煤五矿己15-23220工作面采用Y +Γ型通风系统时的采场风流及瓦斯分布情况，并通过现场实测考察了该通风方式治理瓦斯的效果。
结果表明，Y +Γ型通风系统能有效控制采空区瓦斯直接进入回风巷，使采空区瓦斯涌出量比例由42.40%下降至30.95%，稀释了回风巷瓦斯浓度，驱散了上隅角瓦斯，有效控制了近距离保护层工作面上隅角瓦斯超限。
关键词：近距离保护层；Y +Γ型通风系统；瓦斯治理中图分类号：TD712．54文献标志码：A文章编号：1003－0506（2012）12－0105－03Gas Control Technology Using Y +ΓVentilation System in Mining WorkingFace of Protective SeamWan Wuliang（Zhengzhou Design and Research Institute of Coal Industry Co．，Ltd．，Zhengzhou 450007，China ）Abstract ：Fluent software was used to simulate the airflow and gas distribution on Ⅴ15-23220working face using Y +Γventilation sys-tem in No．5Coal Mine of Pingdingshan Tian'an Coal Industry Co．，Ltd．It also investigated the gas control effects through field meas-urement．The results show that ，Y +Γventilation system can effectively control the gas from goaf to the return airway．The proportion of goaf gas emission rate was reduced from 42.40%to 30.95%．It also can eliminate gas accumulation in return airway and in upper-corner ，and has good effects in preventing gas over-limit in upper corner of working face in protective seam with closed distance．Keywords ：protective seam with closed distance ；Y +Γventilation system ；gas control煤与瓦斯突出事故是煤矿生产中最严重的灾害之一。
保护层综采工作面的瓦斯综合治理技术
（） ４ 工作 面 总 风量 的配 给 与分 配 是根 据 瓦 斯 涌
手 。 现任打通一矿通Ｆ 抖
作者耐介 ： 张安坤 ９ ７ ． 高缎工程 押，９０年毕 ［６ 一Ｊ 罩． １９ 业 ｝ 晨 韭蔓 递 ｉ
亡 、
出量 和进入 回风巷 与进 人本 层 尾排 （ 包括 抽排 ） 量 风 之 比计算 出所 需 总 风量 为 ９０ ／ ｉ ０ ｎｎ左右 ， 中工 ｌ 其 怍画风 量 约 为 ５０１ ／ ｉ， 排 约为 ２０ｍ ￣ｎｎ ２ １ ｍｎ尾 １ ９ ／ ｒ ， ｉ
通过 采取通 风 治理 、 瓦斯抽放 、 分类 防治 赛 出等综合 治理 技术 ， 治服 了瓦斯 ， 绝 了事故 的发 生 ， 保 了 拄 确
工 怍面 的生产安 奎和 高产 高效 。
关键 词 ： 瓦斯 ： 出； 赛 综合 治理 中图分 类 号 ．Ｄ １ ． ７２ Ｔ 文献标识 码 ： ｃ 文章编 号 ０ ８— ４５ ２ｔ ）２—０３ ｔ １０ ４ ９ （ｔ２ ｔ ３ ３ ３ ３４一３ ３ 该 工 作 面 瓦 斯 涌 出量 特 大 ， 采用 任 何一 种 瓦斯 治理 方 法 都 难 以治 理 。 了确 保 Ｓ ７７工 作 面 的安 为 １１ 全 ， 过 反 复研究 和论 证 ， 通 制定 了 一套综 合 治理 瓦斯 的技术 和措 施 。
２ １１ 建立 “ 尾排 ＋ 排” 风治理 瓦靳 系统 ．． ｕ＋ 抽 通 为 了能 使 通 风 系 统 有 利 于 分 源 治理 瓦斯 ．将
倾斜长壁后退式综合机械化开采。 该矿建矿 ２ ０余年 来， 对保 护层 工作 面 瓦斯 治理 进行 了不 断研 究 ， 其 使 安 全状 况 不 断 改善 ， 其是 该 矿 的 Ｓ７ ７保 护层综 尤 １１ 采工 作 面通 过较 为 完 善 的综 合 治 理 瓦斯 ， 但 消除 不 了瓦斯隐患 ， 而且实 现 丁工作 面 的安全高效 。
防治煤与瓦斯突出的区域性措施
1
一、开采保护层
（一）保护层开采区域性消突技术原理 （二）保护层开采与卸压瓦斯抽采工作程序 （三）保护层开采的保护范围、分类与判别方法 （四）被保护层未保护区域的瓦斯治理 （五）效果检验与保护范围考察方法
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（一）保护层开采区域性消突技术原理 保护层是煤层群中的首采煤层，应首选瓦斯含量低或突出危险性相对较小的煤层，通过保护层开采的卸压作 用抽采上、下邻近煤层的卸压瓦斯，区域性消除邻近煤层的突出危险性，保护层的上、下邻近煤层称为被保 护层，如下图17-1所示。保护层位于被保护层下部的称为下保护层，保护层位于被保护层上部的称为上保护 层。
表17-2 保护层与被保护层之间的最大保护垂距
9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（三）保护层开采的保护范围、分类与判别方法 保护层开采分类与判别方法 ➢ 分类指标
在反映保护层厚度与层间垂距的相对层间距基础上，综合考虑煤层赋存条件、层间硬岩以与保护层工作面回采参 数的影响，构建保护层的工程分类指标——当量相对层间距。
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（三）保护层开采的保护范围、分类与判别方法 保护层开采分类与判别方法 ➢ 保护层的分类与判别方法
保护范围。淮南等矿区正在大力推广沿空留巷无煤柱保护层开采技术，有望实现被保护层在倾向上的连续卸压保 护。 ➢ 采用保护范围的扩界技术，扩大卸压角，相应扩大保护层开采的保护范围，进而缩小或是消除被保护层工作面在 走向上、倾向上的未保护范围。 ➢ 保护层采空区内不要随意留设煤柱，在无法避免煤柱留设的情况下应尽量减小留设煤柱的几何尺寸，以减小被保 护层中的未保护范围。
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（五）效果检验与保护范围考察方法
效果检验指标的测量方法 ➢ 被保护层的膨胀变形测量 用深部基点法测定煤层顶底板的相对变形，进而可获得 被保护层的绝对膨胀变形量，绝对膨胀变形量除以被保 护层的厚度，便可得出被保护层的相对膨胀变形量。被 保护层的相对膨胀变形量大于3‰，说明被保护层的保 护效果较好。在煤层顶板与底板各安装一对钢楔固定深 部基点，见图17-9：
谢一矿5121(5)保护层工作面瓦斯涌出治理实践
５ １ ５ 工作 面 回采 期 间相 对 瓦斯 涌 出量 １ （） ２
７ ．２ ｔ绝 对 瓦斯 涌 出量 ５ ．５ ｍｎ 工 作 面 ０６ ｍ ／、 ０ ８ ｍ ／ ｉ， 瓦斯 涌 出量 大 。根据 相 关 法 规 和淮 南 矿 区煤 与 瓦斯 共 采理论 与 实践 ＿ ，１ １ ５ 保 护 层工 作 面设 ６ ５２ （ ） Ｊ
（ 工 作 面 设 计 日产 量 ２００ ， １１（ ）工 作 ５） ０ ｔ ５２ ５
面 绝 对 瓦 斯 涌 出量 ｑ ＝７ ． ２×１ ４ ０６ ４ ０÷２ ０ ０ ０＝
５ ８ ｍ。 ｍｉ ０． ５ ／ ｎ。
２ ２ ５２ （ ） ． １ １ ５ 工作 面通风 方 式优 化 设计
砂质 ， 脆 、 碎 ， ２０～ ．ｍ； 接 底为 泥 岩 ， 性 破 厚 ． ３０ 直 含 较多 植 物化石 碎 片 。该 区域 Ｃ ５煤 层 实 测 最 大原 １ 始瓦 斯 压力 ０ ７ Ｐ ， ． Ｍ ａ预计 瓦斯 含 量 ６ １ ｔ ． ｍ ／。
该区域 Ｃ ５煤 层 下 距 被 保 护 层 Ｃ ３煤 层 １ １
１ｍ， １ ７ Ｃ ３煤层煤 厚 ６ ０ ｍ， ．２ 实测 瓦斯 压 力 ３ ５ ａ ．ＭＰ ， 预计 瓦斯 含量 １．１ ｔ具 有 严重 突 出危 险性 。 ５９ ｍ ／ ，
２ ５２ （ ） １１ ５ 工作 面风排 瓦斯设计
２ １ ５ ２ （ ） 作面 瓦斯 涌 出量分 析 ． １ １ ５ 工
５２（ ） １ １５ 工作 面 回采 期 间瓦 斯 涌 出量 ， 用 分 采 源预 测法 进行 预测 。经 计 算 Ｊ５ ２ （ ） 作 面 回 ，１１ ５ 工
１ ５ ２ （ ） 作 面 概 况 １１ ５ 工
５２ （ ） １１ ５ 工作 面 位 于矿 井 ５ ｌ采 区 ， 平 标 高 水
瓦斯治理及安全投入
安福煤矿2017年瓦斯治理计划以及安全投入为认真贯彻落实“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位、隐患排除、综合利用”的瓦斯综合治理工作体系，认真贯彻执行《安全生产法》、《煤矿安全规程》及国家安全生产监管总局有关国有煤矿瓦斯治理规定，确保瓦斯综合治理工程顺利进行，杜绝我矿瓦斯事故的发生，结合我矿实际，制定2017年度瓦斯治理计划以及安全投入。
一、矿井瓦斯情况根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件(黔安监管办字【2007】345号“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见”，安福煤矿在该文件划定的煤与瓦斯突出区域内；根据该矿临近矿井的实际情况，该矿所处区域C17煤层有煤与瓦斯突出现象；根据贵州省能源局文件（黔能源发[2010]149号）关于对黔西南州煤炭局《关于转报〈安福煤矿C18煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告〉的报告》的批复，安福煤矿C18煤层鉴定范围内（标高+1356m～+1600m之内）无突出危险性；根据贵州贵州兴源煤矿科技有限责任公司2014年9月鉴定安福煤矿F1断层南翼（上盘）+1600m～+1350m标高C19煤层上邻近层开采后保护效果有效，C19煤层已经实现消突，没有煤与瓦斯突出危险性。
根据以上情况，2017年开采的C19煤层（11903采面、11901采面）已达到消突效果，按突出煤层管理；C18煤层在鉴定范围内，无突出危险性。
二、抽放设施2017年度地面抽放站安装两套高负压抽放泵2BEC-40,极限真空160hpa,转速390r/min,最大气量95m³/min,配用功率118KW;低负压抽放泵2BEL-253，极限真空40hpa,转速660r/min,最大气量35m³/min,配用功率56KW，抽放主管路φ300mm，支管为φ215mm。
三、2017度矿井生产接续计划2017年度安福煤矿采掘生产区域主要集中在矿井F1断层西北方向的C18煤层采区和F1断层东南方向C19煤层范围内，回采工作面主要有11903回采工作面（C19煤）、11901回采工作面（C19煤）、21802回采工作面（C18煤）；掘进巷道主要有11901回风巷（C19煤）、11901切眼（C19煤）、21802回风巷专回绕道（岩性主要为泥岩、泥质砂岩、砂岩）、21802回风巷（C18煤）、21802运输巷（C18煤）、21802切眼（C18煤）、21804运输巷（C18煤）。
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保护层区域瓦斯治理设计
生产技术管理与工艺改革
1、优化区域瓦斯治理方案，实现被保护层面安全高效回采
（1）保护层区域瓦斯治理设计。
根据矿井保护层开采区域瓦斯治理设计方案，在保护层区域保护面积考察上，其根据矿山压力理论和地表沉陷理论，工作面走向保护面积为被保护层工作面的开切眼和停采线向里内错的距离为45米（见下图走向上保护范围示意图）：开切眼向里内错378ctg6045m L =⨯=；停采线向里内错478ctg6045m L =⨯=。
由于受矿井煤层层间距较大，导致在保护走向上内错距离较大，为了在走向上保护层和被保护层工作面垂直等长布臵，需对卸压边界至保护层工作面开切眼（或是停采线）对应位臵范围内的煤体进行密集钻孔抽放（钻孔间距8m ），即通过施工边界上山，在边界上山内施工穿层密集钻孔对未保护区域进行预抽消突，实现被保护层面最大化开采。
（2）保护层面积考察。
为有效掌握保护层考察边界，通过对矿井II3采区已采保护边界进行测定，通过对保护层理论走向、倾向边界外延20米、40米、60米等测压和取样测定煤层瓦斯含量，得出实际保护层开采走向保护层卸压边角外错距离为20米，（见下图：保护边界考察示意图）；即位臵开切眼向外错20米；停采线向外错20米。
（3）采面设计优化。
根据以上保护层走向卸压保护边界的考察测定参数，在区域瓦斯治理方式进行设计优化和调整，即延伸保护层面走向布臵设计的情况下，实现被保护层和保护层等宽布臵，并取消原设计的边界上山巷道工程和密集钻孔工程。
（4）节约或创造价值。
通过调整采面设计、优化区域瓦斯治理方案，实现被保护层面安全高效回采，增加单面煤炭资源回收量2.7万吨，按照现煤炭价格580元/吨计算，单个回采面增收资源价值1500万元左右。
通过瓦斯治理工程设计优化，取消矿井后期二水平采区边界上山巷道工程和边界密集钻孔工程，实现瓦斯治理工程合理投入，其单面取消巷道工程130米，边界密集钻孔工程
7500米计算，减少单面瓦斯治理不必要投入减少270万元。
通过对保护层保护面积效果考察研究，有效确定了保护层保护面积，经过实现被保护层开采合理布臵，实现区域瓦斯治理工程的合理投入，创造单面创收1770万元，并为后期矿井瓦斯治理和采面设计提供了数据指导，安全效益巨大。
（岳巍，朱仙庄矿副总工程师）。