红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 抽采效果，则残余瓦斯含量和残余瓦斯压力在有些区域可能已远小于突出的最小瓦斯含量和最小瓦斯压力，而在有些区域，残余瓦斯含量和残余瓦斯压力尚未达到消除突出危险的程度。所以，不同矿井、煤层和区域，评价突出危险性时其瓦斯预抽率指标临界值应有所不同。针对红林煤矿的地质地形情况，建议采用残存瓦斯含量或残存瓦斯压力指标进行预抽有效性评价。
2．预抽瓦斯防突效果评价方法 (1) 防突效果有效性评价范围
防突效果有效性评价范围是指抽放钻孔控制范围，即钻孔有效影响范围。 (2) 有效性评价条件
抽放瓦斯后进行效果评价时，评价范围内必须保证抽放钻孔的均匀布置，且工作面内没有未抽放的空白地带，否则，评价结果不能作为整个工作面的评价结果。
(3) 抽放计量
施工完抽放钻孔、封孔和连接抽放管路后，应对评价范围内的所有钻孔瓦斯抽放总量进行累计计量，统计出瓦斯抽放总量。采用孔板、皮托管、均速管等流量计进行测量，换算成标准状态下的抽放总量。
(4) 指标计算
采掘前，计算评价范围内的煤层瓦斯储量、瓦斯抽放总量以及施工钻孔和连接到抽放管路前的钻孔瓦斯涌出量。然后，计算出评价范围内的瓦斯预抽率和残存瓦斯含量，通过实验室测定的瓦斯解吸常数a、b等，反演计算出评价范围内的残余瓦斯压力。
(5) 综合评价
在计算了评价范围内的瓦斯预抽率和残余瓦斯压力指标后，结合地质构造情况、钻孔实际施工情况、钻孔瓦斯抽放量衰减情况等进行预抽防突有效性综合评价。
建议红林煤矿尽快进行瓦斯预抽防突效果评价指标及其临界值研究，寻求符合矿井实际的评价方法、指标及其临界值。
在综合评价为突出危险工作面时应执行“四位一体”的综合防突措施。 预抽评价报告报上级批准后，按上级批复意见执行。
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 五、开采保护层
1．保护层的确定 （1） 保护层的性质
开采保护层是各国普遍采用的、最简单、最有效、最经济的区域性防突措施。一般是在突出矿井的煤层群中首先开采非突出危险煤层或突出危险性相对较小的煤层。开采保护层后，对有突出危险的煤层产生保护作用，使之消除或减少突出危险性，达到防止煤与瓦斯突出的目的。保护层消突原理见图3－5。
根据保护层的位置不同，可分为上保护层和下保护层。位于被保护层上部的叫上保护层，反之叫下保护层。
（2） 保护层的选择
根据矿井采掘布署调整的建议，红林煤矿开采1＃、9＃、15＃煤层，并遵从由上而下的开采层序，并经论证优先选择1＃煤层作为上保护层先行开采。
应力降低、煤层卸压激发突出的作用减少透气性增加瓦斯压力梯度降低消除（或降低）煤与瓦斯突出危险瓦斯排放发展突出的瓦斯作用减少煤体强度增高煤体抵抗破坏能力增加
图3－5 开采保护层消突原理图
2．保护层的作用范围
（1） 保护层与被保护层之间的有效垂距
开采保护层后，开采层周围的岩层和煤层向采空区方向移动、变形，根据卸压程度的大小，在垂直保护层层面方向可划分为三个带：①岩石混乱移动带（冒落带）；②岩石完整性破坏移动带；③岩层弯曲带（弹塑性变形带）。因此，保护层的有效层间垂距，在不配合人工抽放瓦斯时，实际上就是第Ⅲ带的边界到保护层的层间垂距，在抽放
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 瓦斯时，有效层间垂距可扩大。
保护层的有效层间垂距应根据矿井实测资料确定，对暂无实测资料的矿井可参照下表3－3确定。
表3－3 保护层与被保护层之间的有效垂距
煤层类型 上保护层 急倾斜煤层 缓倾斜和倾斜煤层 ＜60 ＜50 最大有效垂距/m 下保护层 ＜80 ＜100 针对红林煤矿保护层具体情况，可用下列公式计算确定： 上保护层的最大有效层间垂距按下式计算：
S上=S上'β1β2
式中 S上——上保护层的最大有效层间垂距，m；
S上’——上保护层的理论最大有效层间垂距，m。它与工作面的长度 a和开采深
度H有关，可查表选取。当 a＞0.3H时，取a=0.3H，但a不得大于250m。
β1——保护层开采影响系数； 当M≤M0时，β1=M/M0 当M＞M0时，β1=1 M——保护层的开采厚度，m；
M0——开采保护层的最小有效厚度，m，查图选取；
β2——层间硬岩（砂岩、石灰岩）含量系数，以η表示硬岩在层间岩石中所占
有的百分比。
η≥50%时，β2=1-（0.4×η/100） η＜50%时，β2=1
红林煤矿的开采深度为100～400m，工作面长度为160m，1＃煤层开采厚度0.98m。 查表得S上'=71m，M0=0.35。又因M>M0，所以取β1=1。
1＃煤层到9＃ 煤层的平均层间距离为60.98m，层间岩石主要为泥岩、灰岩、泥灰岩，硬岩所占百分比小于50%，则β2=1。经计算上保护层的最大有效层间垂距为71m，
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 大于1＃煤层到9＃ 煤层的层间距。
由此可见，在1＃煤层开采后，9＃煤层应处于有效保护范围内。根据重庆分院在与红林煤矿煤层赋存相近矿井实测的资料，上保护层开采后，确实能对层间距达60m的被保护层起到缷压瓦斯的作用，但地应力释放不太充分，因此，红林煤矿以1＃煤层作上保护层，保护9＃突出煤层应该是有效的。具体保护效果和保护范围、保护超前距应进行现场实际考察，以实测资料为准。
根据以上方法计算得出开采9煤层时，可对下部要采的15煤层起保护作用。这样，由上向下逐层开采，层层得以保护。
（2） 沿走向的保护范围
对停采的保护层工作面，停采时间超过3个月，且卸压比较充分，该工作面的始采线、停采线及所留煤柱对被保护层沿走向的保护范围，在没有实测资料时，可暂按卸压角56°～60°划定。根据保护层开采条件与红林煤矿相近的矿井考察资料，可按56°划定沿走向的保护范围。 （3） 沿倾斜的保护范围
保护层沿倾斜的保护范围，可按卸压角划定，卸压角的数值同煤层倾角、开采深度、地层岩性等因素有关。
各种条件下的卸压角，最好通过实地考察确定。在没有实测资料时，可按《细则》有关推荐值进行选取。红林煤矿煤层倾角5°～20°本设计按煤层倾角8°考虑，则沿倾斜上、下方向的卸压角δ3、δ4均为75°。如图3－6所示。
上保护层＃
＃
56°56°被保护层缷压范围沿煤层走向保护范围示意图
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 上保护层75°°75被保护层缷压范围 沿煤层倾斜保护范围示意图
图3－6 上保护层开采保护范围示意图
（4） 保护层回采工作面超前被保护层掘进工作面的距离
为了保证被保护层掘进工作面的安全，保护层回采工作面必须超前被保护层的掘进工作面。根据《细则》的规定，其最小超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的两倍，并不得小于30m。根据红林煤矿实际，其最小超前距应不得小于150m。
3、抽放被保护层的卸压瓦斯
开采保护层后，为了提高被保护层的卸压效果，同时防止被保护层的瓦斯大量涌入开采层，应抽放被保护层的瓦斯。特别是1＃煤层开采后，其下部煤层9＃煤层和其间不可采煤层的卸压瓦斯将不同程度地涌入1＃煤层工作面，将可能造成1＃煤层工作面瓦斯超限，所以，针对红林煤矿煤层群开采远距离保护层的实际，必须抽放下部被保护层的卸压瓦斯。
需要说明的是：红林煤矿属缓倾斜煤层开采，同一区段的上保护层开采后，被保护层沿倾斜的缷压范围位于下一区段，因此，矿井在第一区段进行采掘布置时，被保护层采煤工作面应滞后保护层工作面一个区段以上布置，否则第一区段的被保护层工作应视为未被保护，按突出危险工作面进行管理；矿井在以下区段布置时，不存在此问题。若采用倾斜长壁采煤法，则不存在此情况。
（1）钻孔布置方案
根据红林煤矿煤层赋存条件和采掘布署，对于抽放被保护层的缷压瓦斯，现提出两套卸压抽采钻孔布置方案。
方案一：
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