恒大煤矿2266综放工作面下保护层开采效果研究_耿辉.pdf

保护层开采是防治煤与瓦斯突出最有效、最经济的措施1-4，保护层开采后围岩及煤层向采空区方向发生位移，并引起应力重新分布，使得采空区上下方煤岩体的应力降低，原有裂隙逐渐扩大，进而导致煤岩体渗透能力和透气性增加，提高瓦斯解吸能力和排放强度5-7，从而使被保护层卸压、瓦斯压力和瓦斯含量下降，最终达到突出危险性降低或消除的目的。1概况1.12266 工作面概况阜新矿业（集团）有限责任公司恒大煤矿2266 工作面开采煤层为孙家湾煤层，周围采面均已开采，该工作面开采孙家湾层煤柱区，圈定的开采面积为 480100=48 000 m2，煤层平均厚度为 10m，工作面长度 100 m，圈定地质储量为 66.7 万 t，可采储量为 61 万 t，工作面呈仰斜开采，倾角1，工作面倾角 11，孙家湾煤层与太下煤层间距为 80 120 m。孙家湾煤层顶板 0.5 0.9 m为粉砂岩，其上部为孙家湾 1-1 煤层，厚度 0.2 0.3 m，上部有 0.6 1.2 m 的粉砂岩、页岩，再向上有 0.1 0.2 m 薄煤层。老顶以粉砂岩和细砂岩为主，有薄层中砂岩和砂砾岩。孙家湾煤层底部 18 23 m 为细砂岩和恒大煤矿 2266 综放工作面下保护层开采效果研究耿 辉（阜新矿业（集团）有限责任公司 恒大煤矿，辽宁 阜新 123000）摘要：阜新矿业（集团）有限责任公司恒大煤矿太下煤层作为下保护层开采后，通过测定上覆 2266 工作面被保护范围内及实体区域内瓦斯参数并进行对比，论证了太下煤层对孙家湾煤层的保护效果。实际证明，太下煤层开采后对上部孙家湾煤层的瓦斯压力释放效果明显，起到了有效卸压保护作用，为其他矿井类似开采条件提供了参考。关键词：保护层；瓦斯参数测定；保护效果分析中图分类号：TD712文献标识码：B文章编号：2095-5979（2023）05-0099-05Study on mining effect of lower protective layer in 2266fully mechanized caving face of Hengda Coal MineGengHui(Fuxin Mining(Group)Co.,Ltd.Hengda Coal Mine,Fuxin 123000,China)Abstract：After the lower coal seam of Hengda Coal Mine of Fuxin Mining(Group)Co.,Ltd.was mined as the lowerprotective layer,the gas parameters in the protected area and the physical area of the overlying No.2266 Face weremeasured and compared,and the protection effect of the lower coal seam on the Sunjiawan coal seam was demonstrated.Ithas been proved that the gas pressure release effect of the upper Sunjiawan coal seam is obvious after the mining of thelower coal seam,which plays an effective role in pressure relief protection and provides a reference for similar miningconditions in other mines.Key words：protective layer;determination ofgas parameters;protection effect analysis责任编辑：高小青DOI：10.19286/ki.cci.2023.05.024作者简介：耿辉（1982），男，辽宁阜新人，通风工程师，注册安全工程师。引用格式：耿辉.恒大煤矿 2266 综放工作面下保护层开采效果研究J.煤炭与化工，2023，46（5）：99-103.煤 矿 安 全 环 保 与 煤 炭 加 工Coal and Chemical Industry煤 炭 与 化 工Coal and Chemical Industry第 46 卷 第 5 期2023 年 5 月Vol.46 No.5May 202399煤炭与化工2023 年第 5 期第 46 卷中砂岩、砾岩组成，其下为孙下1煤层，厚度 0 1.0 m。孙下1煤层底部 11 14 m 以细砂岩为主，中间夹有砾岩。其下为孙下2煤层，厚度 0 1.6m。孙 1、2 煤层赋存不稳定，在 2266 采终线东北侧 80 m煤层尖灭。1.2工作面范围与邻区及地表的关系2266 工作面位于 125 采区北侧（原 121 采区内）。其北侧为 2112 采空区，南侧 2114 采空区，西侧为井田境界线，东侧为 2118 采空区。地表有水塘及养殖大棚和大棚住宅，其他为农田，地表标高在+153+177 m。1.3区域内煤岩层产状和地质构造该工作面巷道在孙下1煤层与孙家湾煤层中间岩石穿层施工至孙家湾煤层后，沿孙家湾煤层施工运输顺槽及回风顺槽，孙家湾煤层产状，走向N13W，倾向 SE 倾角 8 11，根据 2266 工作面掘进期间实践，工作面内无地质构，如图 1所示。图 12266 工作面平面Fig.1 The plane ofNo.2266 Face1.4邻近工作面煤层厚度、结构及其变化规律根据已回采 2112、2113、2114 工作面揭露煤层实见点参数分析，孙家湾煤层由孙家湾 1 层和孙家湾 2 层构成，孙家湾 1 煤层厚 3.0 5.0 m，孙家湾 2 煤层厚 4.5 6.4 m，分组夹石厚度 0.1 1.7 m，岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩为主。其下覆为开采 153 采区太下煤层 5331 综采工作面、5331 下覆综放工作面、5333 综采工作面、5333 下覆综放工作面及 5368 综放工作面，太下煤层平均采厚为15 m。邻近工作面与 2266 工作面属向斜构造一翼，煤层坡度与临近工作面大致一样（工作面坡度10）工作面两顺呈近水平布置。1.5工作面煤层下沉分析结果1.5.12266 运输顺槽下沉预计2266 工作面与 2112 工作面、2113 工作面、2114 工 作面是开采同一煤层（孙家湾煤层），通过2266 运顺工作面揭煤后实测巷道煤层底板标高与2113 运输顺槽、2114 回风顺槽巷道煤层底板标高相比较，按 2113 运输顺槽巷道煤层底板标高与2114 回风顺槽巷道煤层底板标高推算 2266 运输顺槽预计巷道煤层底板标高与现巷道实际测量煤层底板标高比较后推算下沉值为 6.2 8.3 m。1.5.22266 回风顺槽下沉预计通过 2266 回顺工作面揭煤后实测巷道煤层底板标高与 2112 运输顺槽、2113 回风顺槽巷道煤层底板标高相比较，按 2112 运输顺槽巷道煤层底板标高与 2113 回风顺槽巷道煤层底板标高推算 2266回风顺槽预计巷道煤层底板标高与现巷道实际测量煤层底板标高比较后推算下沉值为 8.2 10.2 m8-10，如图 2 所示。1002023 年第 5 期2工作面瓦斯参数测定工作面瓦斯参数测定的方法，严格按照 防治煤与瓦斯突出细则 和 煤矿瓦斯抽采达标暂行规定 的要求执行，主要测定煤层瓦斯压力和瓦斯含量等参数11。2.1煤层瓦斯压力测定在 125 集中皮带道布置 2 个瓦斯压力测定点，125 探查道处布置 2 个瓦斯压力测定点，2266 运顺巷道布置 2 个瓦斯压力测点、2266 回顺巷道布置2 个瓦斯压力测点，钻孔施工地点及采样地点见表 1。煤层名称图 2 2266 工作面顺槽剖面图Fig.2 The cross section diagramofNo.2266 Face表 1 钻孔施工地点及采样地点Table 1 Drillingconstruction site and samplingsite钻孔编号1-11-22-12-23-13-24-14-2钻孔地点125 探查道125 探查道125 集中皮带道125 集中皮带道2266 运顺2266 运顺2266 回顺2266 回顺夹角/（）1738796290459045倾角/（）3658295230353035封孔长度/m1515151515151515钻孔长度/m5828583055355534孙家湾煤层2.2煤层瓦斯压力测定结果在完成封孔工作 24 h 后，水泥混合浆固化达到一定强度后进行测定工作，在测压管端头装上球阀，安装压力表。观察压力值，当压力表量程不够时，关闭压力表接头上的球阀，更换量程大的压力表。当压力变化在 3 d 内小于 0.015 MPa 时，测压工作即可结束，否则应延长测压时间。瓦斯压力上升曲线如图 3图 6 所示，瓦斯压力测定结果见表 2。2.3煤层瓦斯含量测定此煤层瓦斯含量采用直接法测定，即利用钻孔采集煤样，用解吸法直接测定煤样瓦斯含量。此次共施工 4 个瓦斯含量取样钻孔，分别在 125 探查道、125 集中皮带道、2266 回顺、2266 运顺取煤样进行瓦斯含量测定。根据现场和实验室测定数据，经计算，125 采区孙家湾煤层 2266 采面瓦斯含量测定结果见表 3。2266 回风顺槽（a）2266 回风顺槽 B-B剖面图（b）2266 运输顺槽 E-E 剖面图耿辉：恒大煤矿 2266 综放工作面下保护层开采效果研究101煤炭与化工2023 年第 5 期第 46 卷钻孔地点125 集中皮带道2266 回顺2266 运顺125 探查道图 3125 集中皮带道测点瓦斯压力变化曲线图Fig.3 Gas pressure change curve of125centralized belt road measuringpoint图 42266 回顺测点瓦斯压力变化曲线图Fig.4 Gas pressure change curve of2266measuringpoint alongthe line图 5 2266 运顺测点瓦斯压力变化曲线图Fig.5 Gas pressure change curve of2266 downwindtransportation roadwaymeasuringpoint图 6 125 探查道测点瓦斯压力变化曲线图Fig.6 Gas pressure change curve of125exploration roadwaymeasuringpoint表 2 瓦斯压力测定结果Table 2 Gas pressure measurement results钻孔编号1234标高/m-607.7-560.9-576.7-596.5埋深/m777.7730.9746.7766.5P（表压）/MPa0.420.130.140.15备注穿层孔穿层孔穿层孔穿层孔表 3 瓦斯含量测定结果Table 3 Gas content determination results测试地点125 集中皮带道125 探查道2266 运顺2266 回顺标高/m-607.7-596.5-576.7-560.9埋深/m777.7766.5746.7730.9煤样重量/g301.24311.16310.24321.05可燃质重量/g281.6275.3285.1269.8解吸量/ml（g r-1）2.531.131.240.92损失量/ml（g r-1）0.750.410.470.39残存量/ml（g r-1）1.620.480.50.43原煤瓦斯含量 X0/（ml g-1）4.92.022.211.743保护效果评价开采保护层是我国当前主要采用区域性防突技术措施之一，保护层开采后，通过测定被保护范围内和实体区域内瓦斯参数并进行对比，论证太下煤层对孙