1)保護層的確定

(1)保護層的性質(zhì)

開采保護層是防治煤與瓦斯突出最簡單、最有效、最可靠的區(qū)域性防突措施。開采保護層后，保護層上下圍巖向采空區(qū)移動，采空區(qū)上方巖體冒落并形成自然冒落拱，下方巖體向采空區(qū)膨脹并形成裂隙，被保護層中彈性潛能得以釋放，巖石和被保護層的地應力降低;同時被保護層透氣性系數(shù)大大增加，有利于抽采瓦斯，降低煤層瓦斯壓力;此外還能改變被保護層的物理力學性質(zhì)，增強煤體抗破壞能力，從而達到防止煤與瓦斯突出的目。

(2)保護層的選擇

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百九十二、一百九十三、一百九十四條之規(guī)定，對于有突出危險煤層，應采取開采保護層或預抽煤層瓦斯等區(qū)域性防治突出措施;在突出礦井開采煤層群時，應優(yōu)先選擇開采保護層防治突出措施;選擇保護層應遵循下列原則：一是優(yōu)先選擇無突出危險煤層作為保護層、礦井所有煤層都有突出危險時應選擇危險程度較小的煤層作保護層，二是應優(yōu)先選擇上保護層、選擇下保護層時，不得破壞被保護層的開采條件。

由于在地質(zhì)勘探階段未提供各煤層突出危險程度的資料，因此，本設計根據(jù)該礦井煤層賦存條件及確定的煤層開采順序(即首先開采17煤層，再開采19煤層)，將首先開采的17煤層作為19煤層的保護層。本礦井開中厚煤層，其中17煤層平均厚度1.67m，19煤層平均厚度2.8m,,平均層間距27.32m，符合開采中距離上保護層的條件。

2)保護層作用有效范圍的圈定。

(1)保護層與被保護層之間的有效垂距

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細則》第40條，保護層的開采厚度等于或小于0.5m、上保護層與突出煤層間距大于50m 或下保護層與突出煤層間距大于80 時，都必須對保護層的保護效果進行檢驗。檢驗應在被保護層中掘進巷道時進行，檢驗方法按照《細則》第35 條規(guī)定的方法進行。如果各項測定指標都降到該煤層突出危險臨界值以下，則認為保護層開采有效;反之，認為無效。

17煤層與19煤層層間距在27.32m左右，保護層與被保護層之間的垂距在有效垂距范圍內(nèi)。

(2)沿走向的保護范圍

本設計根據(jù)《防治煤與瓦斯突出實施細則》第48條，在保護層工作面開采結(jié)束3個月后，且卸壓比較充分，巖層移動基本穩(wěn)定的情況下，按56o卸壓角劃定沿走向的保護范圍，如插圖5-3-2所示。

插圖5-3-2 17煤層保護層沿走向的保護范圍示意圖

(3)沿傾斜的保護范圍

本設計根據(jù)《防治煤與瓦斯突出實施細則》第48條，選取沿工作面傾斜方向上、下方的卸壓角分別為δ3=75°、δ4=75°。因此，沿傾斜方向的保護范圍，如圖5-3-3所示。

圖5-3-3 17煤層保護層沿傾斜方向保護邊界示意圖

3)開采保護層的幾個技術(shù)問題。

(1)主要巷道布置位置

主要巷道布置在19煤層底板巖層中，距19煤層底板法線距離17~27m，在施工過程中，加強巷道導向，防止誤穿煤層。

(2)井巷揭穿突出煤層地點的選擇

根據(jù)經(jīng)驗，井巷揭穿突出煤層的危險性非常大，因此選擇揭穿突出煤層的位置非常重要。首先揭煤地點應盡量避開斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造帶，其次應盡量選擇在受到保護的區(qū)域揭穿突出煤層，避開采掘工作面前方的應力集中地帶。

本井田內(nèi)采區(qū)巷道揭穿煤層地點為各區(qū)段軌道石門和回風石門。揭煤地點應避開地質(zhì)構(gòu)造復雜和破碎地帶。

(3)在有抽放瓦斯系統(tǒng)的礦井開采保護層應同時抽放被保護層瓦斯

為提高保護層的卸壓保護效果，設計考慮了對被保護層瓦斯的卸壓抽放措施。抽放鉆孔布置參數(shù)見本章第五節(jié)。

(4)保護層的有效保護范圍及有關參數(shù)的確定

17煤層作為19煤層的保護層進行開采后，必須及時繪制保護關系圖并按規(guī)定程序進行審批。劃定保護范圍的卸壓角必須在實際工作中考察確定，在取得實際考察數(shù)據(jù)之前，可按“防突細則”取值：走向方向卸壓角為56°，傾斜方向上、下方的卸壓角分別為δ3=75°、δ4=75°。在被保護層中進行采掘時，對保護范圍進行效果檢驗。

(5)保護層的回采工作面與被保護層的掘進工作面超前距離的確定

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出實施細則》的規(guī)定，為了保證被保護層掘進工作面的安全，保護層回采工作面必須超前被保護層的掘進工作面，其超前距離不得小于保護層與被保護層層間垂距的兩倍，并不得小于30m。

(6)突出煤層中防止在應力集中的影響范圍內(nèi)布置采掘工作面

在井巷距貫通點30m前，只允許其中一個掘進工作面作業(yè)，必須停止另一個掘進工作面作業(yè);雙巷掘進的，其中一個掘進工作面作業(yè)時，必須停止另一個工作面掘進;同區(qū)段內(nèi)，上層煤層回采時，下層煤層不得掘進作業(yè)。

(7)開采保護層，一般不留煤柱，留煤柱應采取的措施

保護層中盡可能少留或不留煤柱。采掘過程中所留煤柱必須及時填圖。在煤柱影響區(qū)進行采掘前，必須首先采取消突措施，并經(jīng)效果檢驗有效消防突出危險后方可采取安全防護措施進行作業(yè)。在回撤煤柱區(qū)內(nèi)支架時，必須執(zhí)行“四位一體”的防突措施，防止垮塌誘發(fā)突出。

(8)在突出煤層或瓦斯噴出區(qū)域掘進工作面的通風方式或局部通風機選擇

巷道掘進工作面全部實行獨立通風，采用局部扇風機壓入式供風，利用礦井主扇全壓回風。達產(chǎn)時全礦共布置2個掘進工作面，每個掘進工作面配備局部通風機2臺，1臺運行、1臺備用。此外每個掘進工作面采用雙電源供電，掘進工作面使用的設備滿足“三專兩閉鎖”(專用變壓器、專用開關、專用回路，風電閉鎖、瓦斯電閉鎖)的要求，雙局扇實現(xiàn)自動切換，掘進工作面風筒具有抗靜電、阻燃性能。

(9)井巷揭穿突出煤層前通風系統(tǒng)和通風設施及采區(qū)上山布置方式選擇

在生產(chǎn)過程中，石門揭穿突出煤層前，必須首先形成全負壓通風系統(tǒng)。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細則》第95條的要求，在突出危險區(qū)石門揭煤時必須在掘進工作面的進風側(cè)設置反向風門，以控制突出時的瓦斯能沿回風道流入回風系統(tǒng)。反向風門應設在圍巖堅固、無積水、支護完好、無拐彎的平巷內(nèi)，反向風門的數(shù)量為兩道。反向風門墻垛可用磚或混凝土砌筑，嵌入巷道周邊巖石的深度不得小于0.2m，墻垛厚度不得小于0.8m。門框和門可采用堅實的木質(zhì)結(jié)構(gòu)，門框厚度不得小于100mm，風門厚度不得小于50mm，風門的橫梢不少于三根。兩道風門之間的距離不得小于4m。每道反向風門都必須有牢固的底坎。不過車的風門，其底坎要求在反向風門關閉后能將其抵牢;過車門的底坎高度以不影響通車為限。每次放炮之前，施工隊的班長負責關閉反向風門并用料石或木料等物將反向門支撐好，使反向風門受突出壓力時底邊有較強的承壓能力。在巷道掘進施工完畢后，應及時撤除反向風門，以完善巷道的暢通性。

本礦井采用走向長壁采煤法，采區(qū)內(nèi)設置有軌道上下山、專用回風上山。上山均布置在煤層底板巖層中，其中回風上山貫通整個采區(qū)，嚴禁一段進風、一段回風。防突工作面回風系統(tǒng)保持暢通，不設控風設施。

(10)其它應注意的問題

本礦井作為保護層開采的17煤層其本身具有煤與瓦斯突出危險性。在保護層中進行采掘前，必須采取掘進條帶預抽、回采范圍網(wǎng)格預抽、順層鉆孔邊采邊抽的綜合抽放方法;經(jīng)預抽后，煤層瓦斯含量必須降到8.0m3/t以下或煤層瓦斯壓力降到0.74MPa以下，經(jīng)有資質(zhì)的單位進行消突效果評估達到消突效果后，方可進行采掘作業(yè)。在保護層中進行采掘時，必須采取“四位一體”的綜合防突措施。

在未開采上覆17煤層的區(qū)域內(nèi)開采19煤層時，必須采取掘進條帶預抽、回采范圍網(wǎng)格預抽、順層鉆孔邊采邊抽的綜合抽放方法;經(jīng)預抽后，煤層瓦斯含量必須降到8.0m3/t以下或煤層瓦斯壓力降到0.74MPa以下，經(jīng)有資質(zhì)的單位進行消突效果評估達到消突效果后，方可進行采掘作業(yè)。在煤層中進行采掘時，必須采取“四位一體”的綜合防突措施。