区域防突措施

山西工程职业学院主讲教师：范红伟

《煤矿安全技术》区域防突措施安全技术与管理专业教学资源库区域防突措施区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出危险区煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。突出煤层突出危险区必须采取区域防突措施，严禁在区域防突措施效果未达到要求的区域进行采掘作业。1、预抽煤层瓦斯在单一煤层开采条件或保护层为突出煤层的情况下，需采用预抽煤层瓦斯技术区域性消除其突出危险后，方可进行采掘作业。该措施的消突原理是向突出煤层内施工大量的密集钻孔使煤体形成局部卸压，同时抽采瓦斯释放其潜能，然后再经过较长时间（几个月到几十个月）的预抽煤层瓦斯进一步降低其瓦斯压力与瓦斯含量，并由此引发煤层收缩变形、地应力下降、透气性系数增高、瓦斯压力与瓦斯含量的降低和煤的坚固系数增加等变化，从而达到消除突出危险性的目的。区域防突措施2、开采保护层1）开采保护层的作用

在开采煤层群的条件下，首先开采无突出危险、或突出危险较小的煤层，使距离它一定范围内的突出危险煤层受采动影响而减少或失去突出危险性，这个先开采煤层称为保护层，后开采的煤层称为被保护层。保护层如果位于突出危险层的上方，称为上保护层，位于下方的叫下保护层。区域防突措施以沈阳煤业集团西马煤矿利用保护煤层开釆技术防治突出为例，来说明保护层开采的作用(如下图所示)。西马煤矿13号煤层下距12号煤层3.5~25m，实测的突出危险区域内，12号煤层瓦斯含量为15~30m3/t，煤与瓦斯突出灾害严重，截至2000年矿井共发生煤与瓦斯突出事故203次。因此，通过13号煤层的保护层开釆，使得12号煤层获得充分卸压保护。区域防突措施保护层开釆后，由于采空区的顶底板岩石垮落、移动，引起开釆煤层周围应力的重新分布，采空区上、下形成应力降低(卸压)区，在这个区域内的未开采的12号煤层将发生下述变化：地压减小，弹性潜能得以缓慢释放。12煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气系数增大。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。3煤层瓦斯涌出后，煤的强度增大。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。所以保护层开釆后，不但消除或减少了引起突岀的两个重要因素（地压和瓦斯），而且增加了抵御突出的能力因素（煤的机械强度）。这就使得在卸压区范围内开采被保护层时，不再会发生煤与瓦斯突出。区域防突措施上被保护层下被保护层保护层原始煤体卸压煤体m+△m地应力m保护层开采后，顶底板内煤体移动，被保护层地应力降低、产生裂隙，发生膨胀变形、透气性增大（瓦斯释放、煤的塑形增强）。区域防突措施2）保护范围

保护范围是指保护层开采后，在空间上使危险层丧失突岀危险的有效范围。在保护范围内进行釆掘工作，按无突出危险对待，不需要再采取其他预防措施；在未受到保护的区域，必须采取防治突岀的措施。划定保护范围，也就是在空间和时间上确定卸压区的有效范围，突岀危险矿井应根据实际观测资料，确定合适的保护范围，标明在矿井开采平面图上，如无实测资料，可参考下列数据。（1）沿倾斜方向的保护范围保护层工作面沿倾斜方向的保护范围应根据卸压角6（又称冒落角）划定，如图所示。在没有本矿井实测的卸压角时，可参考表的数据。A一保护层；B-被保护层；C-保护范围边界线区域防突措施

煤层倾角α/（o）卸压角δ/（o）δ1δ2δ3δ4080807575107783757520738775753069907770406590807050709080706072908070707290807280739078759075807580

表保护层沿倾斜方向的卸压角区域防突措施（2）沿走向方向的保护范围若保护层采煤工作面停采时间超过3个月且卸压比较充分，则该保护层釆煤工作面对被保护层沿走向的保护范围对应于始采线、终釆线及所留煤柱边缘位置的边界线可按卸压角δ5=56o~60o划定，如图所示。A—保护层；B—被保护层；C—煤柱；D—采空区；E—保护范围；F—始采线、采止线区域防突措施(3)最大保护垂距

被保护层随着与保护层之间的垂距加大，其有效性有所减低。保护层与被保护层之间的最大保护垂距可参照下表选取。煤层类别最大保护垂距（结合抽采瓦斯）/m上保护层下保护层急倾斜煤层<60<80缓倾斜和倾斜煤层<50<100区域防突措施

（4）开采下保护层的最小层间距

开采下保护层时，不破坏上部被保护层的最小层间距可参用下式确定

：当α<60°时，H=KM

cosα当α≥60°时，H=KMsin(α/2)式中

H——允许采用的最小层间距，m；M——保护层的开采厚度，m；α——煤层倾角，（°）；K——顶板管理系数。冒落法管理顶板时，K

取10，充填法管理顶板时，K取

6。区域防突措施3）选择保护层原则具备开采保护层条件的突出危险区，必须开采保护层。选择保护层应当遵循下列原则：（1）优先选择无突出危险的煤层作为保护层。矿井中所有煤层都有突出危险时，应当选择突出危险程度较小的煤层作为保护层；（2）当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，优先开采保护效果最好的煤层；（3）优先选择上保护层。选择下保护层开采时，不得破坏被保护层的开采条件；（4）开采煤层群时，在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层的，除因与突出煤层距离太近威胁保护层工作面安全或者可能破坏突出煤层开采条件的情况外，应当作为保护层首先开采。注意：（1）与突出煤层太近的煤层不能作为保护层开采。（2）如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层时，都必须首先开采保护层，而