4 煤与瓦斯突出防治措施.ppt

Ⅳ 煤与瓦斯突出防治措施 防突措施分类 按作用范围划分：区域性防突措施、局部性防突措施。 按作用效果划分：防止突出发生的措施、突出时保证人员生命安全的措施。 按作用的技术性划分：技术措施、组织管理措施。 区域性防突措施 实施以后可使较大范围煤层（如一个采区）消除突出危险性的措施。 局部防突措施 实施以后可使局部区域(如掘进工作面或工作面前方小范围煤体)消除突出危险性的措施。 4.1 区域性防突措施 保护层开采 预抽煤层瓦斯 煤层注水 一、开采保护层 保护层：在突出矿井中，预先开采的、能使其它相邻有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层。 被保护层：后开采的煤层称为被保护层。 根据相对位置的不同分为： 上保护层：保护层位于被保护层上方的。 下保护层：保护层位于被保护层下方的。 根据保护层与突出层之间的垂直距离(h)不同，可分为： 近距离保护层：h≤10m。 中距离保护层：10mh50m。 远距离保护层：h≥50m。 厚煤层分层开采也相当于保护层开采 保护层开采是预防突出最有效、最经济的区域性预防突出的技术措施，几乎所有发生突出的国家都采用该措施，我国1958年成功使用此技术，目前凡是具备条件的煤层群，均要求采用保护层开采。 1、保护作用分析 为什么保护层开采后，能有效消除煤层突出危险性？ 保护层开采后，被保护层的应力变形状态、煤结构和瓦斯动力参数都将发生显著的变化。 每个带的有关参数 1、正常应力带（瓦斯自然涌出带） 一般分布在保护层采煤工作面前方40~50m处。岩层未受采动影响，承受正常压力；当不考虑构造应力时，σ=γH。瓦斯动力参数保持其原始值。 2、集中应力带（瓦斯涌出减少带） 一般分布在保护层采煤工作面前方50m至后方20m处，其长度取决于：开采深度、工作面长度、开采层厚度及其倾角。最大支撑压力点的位置一般位于保护层工作面前方2~30m，大多在10m范围，与其对应的最大压缩变形值为0.1‰~3.33‰。 3、保护带或卸压带（瓦斯涌出活跃带） 通常出现急剧卸压的起始点位于工作面后方5~20m，最大卸压点位于工作面后方20~130m处。 4、应力恢复带（瓦斯涌出衰竭带） 位于保护层工作面后方较远处，其具体位置与层间距有关。由于采空区冒落岩石逐渐被压实，应力逐渐恢复，瓦斯涌出困难。 技术描述 保护作用过程： （a）保护层开采后，岩体中形成自由空间，破坏了原岩应力平衡，地应力重新分布，上覆岩体向采空区方向移动，发生顶板冒落下沉，底板鼓起，同时产生大小不等的裂隙。 （b）被保护层： 产生“卸压增流效应”。 （c) 被保护层瓦斯排放后，煤层瓦斯压力降低，瓦斯潜能降低。 开采保护层的作用 (1)地压减少，弹性潜能得以缓慢释放。 (2)煤层膨胀变形（一般在2‰以上），形成裂隙与孔道，透气系数增加（增到数十倍~数百倍）。所以被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内，瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降。瓦斯压力降至0.6MPa以下，含量降至10m3/t（可燃物）之下。 (3)煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。据测定，开采保护层后，被保护层的煤硬度系数由0.3～0.5增加到1.0～1.5。 引起突出的两个重要因素：地压和瓦斯↓ 抵御突出的能力因素——煤的机械强度↑ 2、保护范围划分 保护范围：指保护层开采后，在空间上使危险层丧失突出危险的有效范围。一般通过现场实测确定。 （1）保护层与被保护层之间的有效层间距 下保护层影响范围大于上保护层，且与保护层的厚度、层间岩性、煤层倾角等因素有关。 （2）沿倾斜的保护范围 沿倾向的保护范围就是沿倾向划定被保护层的上、下边界。 δ为岩石卸压角，查表得出。 （3）沿走向的保护范围——超前距 超前距一般不得小于两个煤层之间垂直距离的两倍，至少不小于30m。 目的：使被保护层能充分卸压和排放瓦斯。 （4）煤柱的影响 保护层开采后，在采空区上、下形成卸压区，而煤柱上方则产生集中应力区，在集中应力区内，增加了突出危险性。 影响范围根据考察结果确定，否则，按以下角度确定。 3、抽放卸压瓦斯扩大保护范围 随着开采深度的增加，地应力、瓦斯压力、瓦斯含量增高，为了提高保护层的保护效果、可靠程度和保证被保护层顺利开采，抽放卸压瓦斯是可以对被保护层卸压作用起到补充和深化作用。 作用： （1）降低被保护层残余瓦斯压力； （2）扩大保护层间距。因为，随着层间距增大，突出煤层卸压程度减弱，瓦斯自然排放条件差。 根据前苏联经验，开采保护层，如结合抽放被保护层瓦斯，可使有效层间距增大1.4 ~ 1.6倍。 4、选择保护层的原则 1）首先选择无突出危险的煤层作为保护层； 2）当所有煤层均有突出危险时，选择突出危险性小的煤层作为保护层； 3）优先选择上保护层。 选择下保护层时，其最小层间