普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 2．区域防突措施及执行情况
2.1 开采保护层防治煤与瓦斯突出作用机理
长期理论研究和突出危险煤层的开采实践表明，开采保护层是最有效、最经济的防治煤与瓦斯突出的区域性措施，该方法可以避免长期与突出危险煤层处于短兵相接状态，提高了防治煤与瓦斯突出措施的安全性和可靠性。考察资料证明，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发生显著变化，从发生变化的时间看，卸压作用是最先出现的，有些卸压过程甚至在保护层工作面前方10～20m处开始，一般在工作面后方，当膨胀变形速度加快时，瓦斯动力参数才发生显著变化。因此，其次序可表示如下：
开采保护层→岩层移动→被保护层卸压（地应力降低、煤层膨胀变形）→（透气性增加、瓦斯解吸）→煤（岩）层瓦斯排放能力增高→（瓦斯排放、钻孔瓦斯流量增大→瓦斯压力降低→瓦斯含量减少→煤机械强度提高→应力进一步降低）。
开采保护层防治煤和瓦斯突出的原理可用框图2-1表示。
图2-1 开采保护层防治煤与瓦斯突出原理框图
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
从以上的分析表明，尽管保护层的保护作用是卸压和排放瓦斯综合作用
的结果，但卸压作用是引起其它因素变化的依据，卸压是首要的、决定性的。
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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 因此，只要突出层受到一定的卸压作用，煤结构、瓦斯动力参数便发生如上顺序的变化。在层间距离较远（但要在有效层间垂距范围内）、中间有坚硬岩层的情况下，突出煤层卸压、煤层透气性增加是无疑的，只是瓦斯的自然排放困难一些。从前两个因素变化讲，都是有利于消除突出的，因此退一步讲，即使不能完全消除突出危险性，也会使突出危险性有所降低。
从24煤层赋存情况及稳定性可以看出，24煤层平均厚度为1.27m，赋存较稳定，全区可采，位于25煤层之上，与25煤层层间距为16m，因此在24煤层开采以后，25煤层应力变形状态、煤结构及瓦斯动力参数必将发生显著变化。
2.2保护层开采情况
目前一采区西北翼24煤层、东北翼24、25煤层已经采空（详见附图）。 2.3执行区域防突措施后瓦斯情况
根据老虎田煤矿提供的利用WTC防突参数仪做的工作面预测报表和瓦斯报表，老虎田煤矿+1485回风石门及+1450机轨石门掘进期间，石门揭煤工作面预测测定的K1值为0.08~0.32，回风瓦斯浓度为0.08~0. 18%，基本稳定在0.12%左右。
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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 3．区域防突措施效果理论分析
由于矿井25煤层上邻近层24煤层已回采，即可认为25煤层已采取保护层开采的区域防突措施，因此，对矿井25煤层区域防突措施效果分析主要从保护范围及保护效果两个方面进行分析。 3.1 保护范围综合分析 3.1.1 煤层开采范围调查
经调查，老虎田煤矿24煤层开采情况详见附图。 3.1.2 保护范围的确定
研究表明，在一定的地质条件和开采条件下，保护层作用效果随层间距加大而减小，达到一定临界距离以后，保护作用基本消失。
保护层的有效层间垂距应根据矿井实测资料确定，老虎田煤矿目前没有实测值，可参照表3-1确定。
煤层类别 急倾斜煤层 缓倾斜和倾斜煤层 最大保护垂距/m 上保护层 <60 <50 下保护层 <80 <100 表3-1保护层与被保护层之间的最大保护垂距 上保护层的最大保护垂距： S上=Sˊ上β1β2 下保护层的最大保护垂距： S下=Sˊ下β1β2
式中：Sˊ上、Sˊ下——上保护层和下保护层的理论最大保护垂距，m。它与工作面长度L和开采深度H有关。当L＞0.3H时，取L=0.3H，但L不得大于250m。根据矿井提供的井上下对照图，矿井的最大开采深度为+1650-1350=300m（在此取最大值300m），本矿工作面长度为100m。Sˊ上、Sˊ下根据下表3-2取值：
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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 开采S上（m） S下（m） 深度工作面长度L（m） 工作面长度L（m） H（m） 50 75 100 125 150 175 200 250 50 75 100 125 150 200 250 300 400 500 600 800 70 100 125 148 172 190 205 220 56 67 76 83 87 90 92 58 85 112 134 155 170 182 194 40 50 58 66 71 74 76 50 75 100 120 142 154 164 174 29 39 49 56 62 66 68 45 67 90 109 126 138 146 455 24 34 43 50 55 59 61 33 54 73 90 103 117 127 435 21 29 36 41 45 49 50 ，，1000 27 41 57 71 88 100 114 122 18 25 32 36 41 44 45 1200 24 37 50 63 80 92 104 113 16 23 30 32 37 40 41 表3-2 Sˊ上和Sˊ下与开采深度H和工作面长度L之间的关系 即：Sˊ上 = 125m；Sˊ下 =76m。
β1——保护层开采的影响系数，取β1=1；
β2——层间岩石（砂岩、石灰岩）含量系数，取β2=0.8。
根据上述计算公式得：老虎田煤矿上保护层的最大保护垂距为100m；下保护层的最大保护垂距为60.8m。而24煤层与25煤层的层间距为16m，小于《防治煤与瓦斯突出规定》中保护层与被保护层之间最大保护垂距的规定，即矿井24煤层开采后，25煤层可以取得较好的保护效果。 3.1.2.1沿倾斜方向的保护范围
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《防治煤与瓦斯突规定》推荐值进行选取，老虎田煤矿25煤层倾角为20°，24煤层与25煤层层间距为16m，选取卸压角为75°。24煤层开采后，25煤层沿倾斜的保护范围示意图详见图3-1。
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图3-1 25煤层沿倾斜方向的保护范围示意图
3.1.2.2沿走向方向的保护范围
24号煤层采煤工作面停采时间已远超3个月、且卸压比较充分，则采煤工作面对被保护层（25煤层）沿走向的保护范围对应于始采线、采止线及所留煤柱边缘，边界线可按卸压角55°--60°划定（取小值56°），走向方向保护范围见图3-2。
2426AFFDEE56°CDEEFFFB25BFA--保护层；B--被保护层；C--煤柱；D--采空区；E--保护范围；F--始采线、采止线图3-2 25煤层沿走向方向的保护范围示意图
综上所述，24煤层开采后，+1450-+1500m标高25煤层保护范围详见表3-3及“老虎田煤矿煤+1450~+1500m标高24煤层开采后被保护层25煤层保护范围平、剖面图”。
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