远程下保护层开采被保护煤层变形规律研究.pdf

第 2 3卷 第 3期 2 0 0 6年 9月 采矿与安全工程学报 J o u r n a l o f Mi n i n g S a f e t y E n g i n e e r i n g Vo1 ． 23 No． 3 Se p ． 2 0 06 文章编号 1 6 7 3 ～ 3 3 6 3 2 0 0 6 0 3 0 2 5 3 0 5 远程下保护层开采被保护煤层变形规律研究 涂 敏 ，缪协兴 ，黄 乃斌。 1 ．中国矿业大学 理学 院，江苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 ；2 ．安徽理工大学 资源开发 与管 理工程系 ， 安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 ； 3 ．淮南矿业 集 团 有限责任公司 张集煤矿 ， 安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 摘 要 基 于相 似模 拟试验 方 法 ， 模拟 远程 下保 护层 开采 时被保 护层 变形 分布 特征 ， 将 被保 护层 变 形分 为压缩 变形 区、 卸压膨 胀 变形 区、 卸压 膨胀 变形稳 定 区 、 卸压 膨胀 变形 区 、 压 缩 变形 区 5个 区 域 ， 变形呈 现“ M” 形 态 ， 两边呈 现对称 分 布． 工程 实践 表 明 ， 远 程 下保 护层 开采后 ， 在 采 空 区上 方 的一 定范 围 内被 保护 层产 生卸 压膨胀 变形 ， 煤体 弹 性潜 能 得 以释 放 ， 透 气性 增 大 ， 消 除或 减 小 了 被 保 护层煤 与 瓦斯 突 出危 险性 ． 研 究结果 经过 工程 应用取 得 了显著 的经 济技 术效益． 关键 词 下保 护层 开采 ；卸压膨胀 变形 ；煤与 瓦斯 突 出；抽采 ； 模 拟试 验 中 图分类 号 T D 3 2 5 文献标 识码 A De f or ma t i o n Rul e o f Pr o t e c t e d Co a l Se a m Ex p l o i t e d b y Us i n g t he Lo n g Di s t a nc e Lo we r Pr o t e c t i v e Se a m M e t h o d TU M i n ～，M I AO Xi e x i ng ，H UANG Na i bi n 。 1 ．C o l l e g e o f S c ie n c e ，Ch i n a Un { v e r s i t y o f Mi n i n g Te c h n o l o g y，Xu z h o u 。J i a n g s u 2 2 1 0 0 8．Ch i n a 2 ． An hui Uni ve r s i t y of M i ni ng a nd Te c hn ol ogy，Hua i n a n 23 2 001，Chi n a 3 ．Z h a n g j i Co l l i e r y ，Hu a i n a n Mi n i n g Gr o u p C o ． L t d ． ，Hu a i n a n，An h u i 2 3 2 0 0 1 ，Ch i n a Ab s t r a c t W i t h t he h e l p 0 f t he s i m i l a r ma t e r i a l s i mul a t i on e xp e r i me n t，t he d e f or ma t i on r ul e o f t he pr o t e c t e d c o a l s e a m e x pl oi t e d b y us i n g t h e l on g di s t an c e l o we r p r ot e c t i v e s e a m me t h o d wa s s i m u l a t e d． Th e d e f or ma t i o n a r e a o f t he pr o t e c t e d c o a l s e a m wa s d i v i d e d i nt o f i ve r e gi on s， whi c h we r e c o m p r e s s i v e d e f or ma t i on r e gi on，d i s c h a r g i n g s we l l i ng de f o r ma t i o n r e g i o n，di s c ha r gi n g s we l l i ng s t a bl e de f o r ma t i o n r e gi on， d i s c ha r g i ng s we l l i n g d e f o r m a t i o n r e g i o n，a nd c orn pr e s s i ve d e f o r ma t i on r e g i o n． Th e d e f o r ma t i on r e gi o ns s h o we d M s h a pe d f o r m ，s y m me t r i c a l l y d i s t r i b ut e d i n t wo s i de s ． Th e e ng i n e e r i n g pr a c t i c e i n di c a t e s t ha t t he d i s c h a r gi n g s we l l i n g d e f o r mat i o n of t h e pr o t e c t e d c o a l s e a m t a k e s p l a c e i n a c e r t a i n r a ng e o v e r t h e g oa l ，t he e l a s t i c p o t e n t i a l o f t h e c o a l s e a m i s r e l e a s e d，ma k i n g t h e p e r me a b i l i t y b e i mp r o v e d a n d t h e r i s k o f c o a l g a s ou t bu r s t i n t he pr ot e c t e d c o a l s e a m e l i m i n a t e d o r d e c r e a s e d a f t e r t he p r o t e c t e d c o a l s e a m ha s b e e n e x pl oi t e d ou t ．Th e r e s e a r c h r e s ul t s we r e a p pl i e d t o t h e e n gi n e e r i ng pr a c t i c e an d ha s a c h i e v e d r e ma r k a bl e e c on o m i c b e n e f i t ． Ke y wo r ds l o we r p r o t e c t i ve s e a m mi ni n g；di s c ha r g i n g s we l l i ng d e f or ma t i on；c o a l a nd g a s ou t bu r s t ；g a s e x t r a c t i o n；s i mul a t i o n e x pe r i m e n t 煤 与 瓦斯 突 出 是指 在 地 应 力 和 瓦斯 压 力 相互 作用下 ， 在很短时间内煤和瓦斯由煤岩体内突然猛 烈地喷出到采掘空间的复杂动力现象⋯． 煤矿安 全规 程 明确规 定 “ 在煤 与瓦斯 突 出矿井 开采煤层 收稿 日期 2 0 0 60 5～1 7 基金项 目国家杰出青年科学基金项 目 5 0 2 2 5 4 1 4 ； 安徽省教育厅 自然科学基金项 目 2 o o 5 k j O O 9 作者简介 涂 敏 1 9 6 4 一 ， 男， 安徽省六安 市人 ， 教授 ， 博士 ， 从事采矿工程和采动岩体力学方面的研究 E ma i l mt u a u s t ． e du ． c n T e l 0 5 5 4 6 6 6 8 7 3 6 维普资讯 采矿与安全工程学报 第 2 3卷 群时 ， 必须 首先 开采保 护层 ． 开采 保 护层后 ， 在被 保 护层中受到保护的区域按无 突出危险煤层进行采 掘工 作 ， 未 受到 保 护 的 区域 ， 必须 采 取 防 止 突 出危 险措 施” ． 由此 可见 ， 保 护 层开 采技 术是 已被大 量实 践证明并用法规形式确立的防治煤与瓦斯突出危 险的行 之有效 方法 ， 被广 泛应 用 ． 保 护层 开 采 的 目的是使被保护层膨胀卸压 ， 煤体产生膨胀变形释 放弹性潜能 ， 使瓦斯赋存状态被激活， 煤层透气性 增大， 使抽采瓦斯成为可能． 但是 ， 在远程下保护层 开采过程中， 对位于弯曲下沉带的被保护煤层卸压 变形及卸压瓦斯抽采效果考察等方 面研究成果较 少 ． 本 文基 于物理 模 拟 方 法 ， 研 究远 程 被 保 护 层卸 压变形 规律 和卸 压瓦斯 抽采 效果 ， 研究 结果 可为煤 与瓦斯资源共采提供理论依据． 1 工 程 概 况 采深度大 平均在 6 0 0 ～8 0 0 m ， 煤层开采过程中 地 应力 显现 明显 ， 瓦斯 压力 大 、 含 量 高 ． 并且 随开 采深度 的增 加 ， 采掘工 作 面的瓦 斯涌 出量必 然会 急 剧增加 ， 煤矿安全生产 问题变得越来越突出． 试验 以淮 南 某 矿 的保 护 层 1 1 2煤层 工 作 面 为 研 究 对 象． 地 面 标 高 2 6 m， 工 作 面 标 高 ～ 5 9 0 6 2 0 m． 1 1 2煤层 原始 瓦斯 含量 4 ～7 m ／ t ， 相对 瓦斯涌 出量 5 ． 2 3 ～ 7 ． 3 2 m ／ t ， 属 于 低 瓦 斯 煤 层 ， 煤 层 倾 角 4 。 ～7 。 ， 按 水平 煤层 进行 模拟 ， 平 均 厚度 2 ． 5 m， 工作 面推进 速 度 6 ． 0 m／ d ． 在 保 护 层 1 1 2煤 上 方 是被保 护 的 1 3 1煤 层 ， 与 1 1 2煤 平 均 距 离 8 ． 5 m， 相 对层 间 距 为 3 4 ． 2 m， 属 远 距 离 下 保 护 层 开 采． 1 3 1 煤层平均厚度 4 ． 0 m， 原始瓦斯含量 1 2 ～ 2 2 m ／ t ， 原 始 瓦斯压 力高达 6 MP a ， 原始 透气 性 系 数 为 0 ． 0 1 1 3 5 m。 ／ MP a 。 d ， 属松 软低透 气性 有 突 出危 险煤层． 煤层 顶底板 岩 石主要 物理力 学参数 淮 南新 区第 四纪 冲积层 厚 、 地 质 构造 复 杂 、 开 见表 1所示． 表 1 煤岩物理力学性质参数 Ta b l e 1 Th e m e c ha n i c al pa r a m e t e r s o f c o a l r o c k 序号 岩性 厚度／ m抗压强度／ MP a 自重／ k N I T I 序号 岩性 厚 度／ m抗 压强度／ MP a 自重／ k Nm一 。 8 黏土岩 1 9 ． 5 3 7 ． 0 2 4 1 6 黏土岩 1 2 ． 0 3 7 ． 0 2 4 7 细砂岩 5 ． 0 5 0 ． 3 2 5 1 5 砂质 泥岩4 ． 0 4 0 ． 0 2 4 6 石英砂岩 1 0 ． 0 1 2 1 ． 0 2 6 1 4 砂质 页岩 6 ． 0 4 7 ． 0 2 4 5 黏土岩 1 2 ． 0 3 7 ． 0 2 4 1 3 细砂岩 3 ． 0 5 0 ． 3 2 5 ． 6 4 石荑 砂岩 1 5 ． 0 1 2 1 ． 0 2 6 1 2 黏土岩 3 ． 0 3 7 ． 0 2 4 3 黏土岩 5 ． 0 3 7 ． 0 2 4 U 1 3 1煤4 ． 0 1 5 ． 0 1 4 2 2煤 2 ． 5 2 0 ． 0 1 4 1 O 中砂 岩 6 ． 0 7 6 ． 0 2 5 ． 6 1 黏土岩 1 0 ． 0 3 7 ． 0 2 4 9 细砂 岩 1 3 ． 0 5 0 ． 3 2 5 2 相似模拟试验模型 2 ． 1 试 验模 型设 计 物理模拟试验应满足几何相似、 运动相似 、 边 界条件相似 、 对应的物理量成 比例 ] ， 相似 模拟试 验取 岩石 的变形 特征 相似 ， 模 型线 比 a 一1 1 0 0 ， 模型容重比 a 一0 ． 6 ， 模型强度比 a 一a a ， 模型 时间 比 a 一11 0 ． 相 似材 料主要 有 普通 河砂作 为 骨料 ， 石 膏 、 石 灰为胶 结 材料 ， 均撒 云母粉 作为 层理 结构． 试 验 采用 长 高 宽 一3 ． 0 m2 ． 0 m0 ． 3 m 的平 面应 力 模 型试 验 架 ． 相 似 材 料 模 拟 总 厚 度 1 3 0 c m， 自煤层 底板 一煤 层 一顶板共 1 6个 岩层 ， 底 板厚 1 0 c m， 保 护 层 厚 2 ． 5 c m， 顶 板 岩层 厚 1 1 7 ． 5 c m， 其中被保护层厚 4 ． 0 m． 其上未模拟的上部岩 层重量采用物理相似配重实现均匀加载． 模型回采 时 ， 在两端 各 留 5 0 c m 煤柱 ， 模 型 回采 长度 2 0 0 c m． 模 型开采 时对 被保 护层 变形 、 应力进 行测 试． 2 ． 2测点布 置 在 1 3 1煤 层 的上下 界面布 置 3 O对测 点 ， 测 点 水平 间距 1 0 c m， 以测 量 被 保 护层 的 膨 胀 变 形 规 律 ， 模 型 内测点布 置见 如 图 1 ． 1 I 9 c m 1 梦 譬1 3 - 层 3 0 j i 一 莅 磊 6 o 1 1 - 2 I停 采 线 切 眼 J 层 5 0 c mI 2 0 0 c m l 5 0 c m 图 1 模型 内测点布置 Fi g ．1 The me a s u r e s po t ar r a ng e me nt i n mo de l 3 模拟试验结果分析 3 ． 1 被保 护层水 平变 形规律 保护层推进不同距离时被保护层水平变形如 图 2 ． 横坐标为被保护层相对位置 ， 纵坐标为被保 护层水平 变形 值 ， 大 于零 表 明煤层移 动 方 向与 开采 方 向一 致 ， 反之与 开采 方 向相反 ． 由图 2可 知 维普资讯 第 3 期 涂 敏等 远程下保 护层开采被保 护煤层变形规律研究 1 当保护层工作面推进 6 0 c m 时 ， 水平移动 较小 ， 不利于提高煤层透气性 ， 切 眼前方移动方 向 与 回采方 向相 反 ， 切 眼外 侧移 动方 向与 回采方 向相 同． 2 当工作面推进到 1 5 0 c m 时， 被保护层卸压 区煤层 水平 变形 明显 出现 两个 区域 ， 切 眼前 方一 定 距离煤层的水平移动方 向与回采方向一致 ； 工作面 后方一 定距 离煤 层 的 水平 移 动 方 向与 回采 方 向相 反 ， 两区域煤层水平移动呈现不对称性 ， 卸压 区煤 层受到水平拉抻和挤压作用 ， 使该区域煤体破坏增 加 ， 有利于被保护层次生裂隙的发育， 增加煤层 的 透气 性． 3 当工作 面继续推进到 2 0 0 c m 时， 采空区正 上方水平位移基本为零 ， 符合采动影响下上覆岩层 水平移动规律 ， 测点先向采空 区方 向移动， 然后又 转向工作面推进方 向移动， 最后基本恢复到原来位 置． 整个模型范围内仍存在水平移动方向相反的两 个区域 ， 且不对称 ， 有利于瓦斯的抽采． 0 l 0 ． o - ．0 篙 0 ．0 1 3 5 7 9 1 1 1 3 1 51 7 1 9 21 2 3 2 5 2 7 2 9 3 1 测点 图 2 被保 护层水平变形 曲线 Fi g ．2 The c ur ve s o f t h e pr ot e c t e d c o a l s e a m de f or mat i o n i n h or i z on t a l di r e c t i on 3 ． 2 被保 护 层竖 向膨胀 变形 规律 图 3为保护 层开 采 6 0 ， 7 8 ， 1 3 2 ， 1 5 0 ， 2 0 0 c m 后 ， 被保护层变形特征． 由图 3可知 1 工作推进 6 0 c m 时， 采空区正上方的 2 2 ， 2 3 ， 2 4 ， 2 5 处于膨胀变形 区域 ， 其它各测点处 均 处于压 缩 区域 ， 膨 胀 和 压缩 变 形 程 度都 很 小 ， 最 大 膨 胀 量 为 0 ． 0 4 mm， 最 大 压 缩 变 形 量 为 0 ． 0 3 mm， 被 保护 层卸 压效 果不 明显 ， 图 3 a ． 2 当工作面进一步 向前推进 到 7 8 c m 时， 采 空区上方被保护层膨胀区域有所增加 ， 最大膨胀值 从 0 ． 0 4 mm增加到 0 ． 0 9 mm， 图 3 b ； 随着工作面 的不 断推进 ， 采 空 区 上 方煤 层 膨 胀 变形 不 断增 大 ， 卸压膨胀区域也在不断 的向前扩展 ， 工作 面推进 1 3 2 c m 时 ， 最大 膨胀 变形 达 0 ． 1 4 mm， 图 3 c ． 3 当工作面继续推进到 1 5 0 c m 时， 采空区上 方的卸压膨胀区域及卸压膨胀程度都较大， 工作面 后方 4 0 c m 处 ， 最 大膨 胀 变形 值 达 0 ． 3 5 mm． 切 眼 外侧 1 0 c m 处 ， 被 保 护 层压 缩 变 形 也 达 到 了 0 ． 1 9 O O 6 0 ．0 4 O ．O 2 O ．O ．O 2 ．0 ．0 4 O ． 1 O 量0 ．0 5 蓑 。 蓥 _o _0 5 ．O ． 1 O 口0 ． 2 o ． 1 髓0 醯 ．0 ． 1 O ． 4 O _3 0 ． 2 O ． 1 O ．O ． 1 ．0 ． 2 0 ． 8 l 0 ． 6 0 ． 4 0 ． 2 ． 0 ． ．0 ． 4 测点 a 1 6 0 c m 1 3 5 7 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5 2 7 2 9 3 1 测点 C o 7 8 c m 图 3 被保护层膨胀变形与工作面推进距离关 系 Fi g ． 3 The r e l a t i o n be t we e n t h e s we l l i n g d e f or ma t i o n o f pr ot e c t e d c o a l s e am a n d t he a d v a n c i n g di s t a n c e o f c oa l f a c e mm， 图 3 d ． 4 当工 作 面 推进 2 0 0 c m 时， 切 眼 前 方 的 2 3 ， 2 2 ， 2 1 ， 2 0 点 处 和 终 采 线后 方 的 7 ， 8 ， 9 ， 1 0 ， l l 点 处 膨 胀 变 形 较 大 ． 采 空 区 中部 的 1 2 ， 1 3 ， 1 4 ， 1 5 ， 1 6 ， 1 7 ， 1 8 ， 1 9 点 处 膨胀 变形逐渐有压实趋势 ， 但 膨胀变形量维持在 0 ． 2 1 ～ 0 ． 2 8 mm之间， 相对煤 层膨胀变化率为 0 ． 5 2 ～ 0 ． 7 ； 最 大变形 出现 在 l l 和 2 0 点处 ， 最 大变 形值为 0 ． 5 6和 0 ． 4 3 mm， 相对煤层膨胀变化率为 1 ． 4 和 1 ． 0 7 ； 压缩 变化 区域 位 于 切 眼后 方 及工 作面前方， 最大压缩变形点分别为 2 8 和 5 。 点， 最 大压缩变形值为 0 ． 2 8和 0 ． 1 3 mm， 相对煤层压缩 目m ／ 醯 3 ” 2 9 吼 点 测 ● 9 7 5 3 目u ／ 啦 3 2 9 吼 点 如 测 ● 9 7 5 3 ～ ㈨ 鼬 ● 维普资讯 采矿与安全工程学报 第 2 3卷 变化 率为 0 ． 7 和 0 ． 3 3 ％ ， 图 3 e ． 采空 区上 方被 保 护层 任 一 点都 经 历 了压 缩 一 膨胀 一膨 胀变 形增 大一 膨 胀 变 形 减 小一 膨 胀 变 形 稳定 阶段 ． 采 空 区上 方 1 3 - 1煤 层 卸 压 膨 胀稳 定 区 内 ， 膨胀 变形 变 化 率 保 持 在 0 ． 4 5 ～0 ． 6 之 间 ， 可 以为 瓦斯抽 采提 供充 足 的时间 ． 上 覆煤岩 变形 稳定 以后 ， 被 保 护层 可 划分 为 5 个区域 压缩变形区 始采线到模 型边界 ， 卸压膨 胀 变形 区 开 切 眼 向采 空 区侧 7 0 c m ， 卸压 膨 胀变 形 稳定 区 采空正 上 方 ， 卸压 膨 胀 变 形 区 终 采线 向采 空区侧 7 0 c m ， 压 缩变 形 区 终采 线 到模 型边 界 ， 呈现对 称分 布 ， 被 保护煤 层膨 胀变 形呈 现 “ M” 形态 ， 被保 护层 变形分 区 实照见 图 4 ． 图 4 被保护层变形分区实照 Fi g ．4 Th e d e f or ma t i o n s u ba r e a s o f t h e p r o t e c t e d s t r a t um 4工 程 应 用 试验地 点 为 淮南 某 矿 保 护 层 工作 面， 煤厚 2 ． 4 r n ， 平 均倾 角 7 。 ． 被保 护 煤 层 煤 厚 5 ． 0 r n ， 绝 对 瓦斯 含量 2 2 ． 7 ～3 3 ． 1 r n 。 ／ mi n ， 相对 瓦斯含 量 1 7 ． 5 ～ 3 0 ． 2 r n 。 ／ t ， 水 平瓦斯 压力 5 ． 6 MP a ， 煤 层 原始 透 气性系数 0 ． 0 2 7 4 6 r n ／ MP a d ， 该煤层在开采 过程 中 ， 已经多 次发 生 煤 与 瓦 斯 突 出事 故． 为 了了 解保护 层 开采被 保护 层卸 压变形 的效 果 ， 对 被保 护 层的瓦斯压力 、 煤层变形 、 应用效果等进行考察． 1 瓦斯 压力考 察 实测结 果表明 ， 随着保护层 工作面 向前 推 进 ， 在 回采工作面距离测压钻孔 一9 7 ． 8 r n时， 钻孔 的瓦斯 压力从 4 ． 5 MP a开 始 下降 ； 距测 压钻 孔 一 4 2 i n时， 开始急剧下 降； 距测压钻孔 一1 0 ． 9 in 时压力下降到 0 ． 7 MP a ． 当保护层工作面推过测压 钻孔 1 8 ． 2 in 时 ， 测压钻孔的残余 瓦斯压力下降为 零． 下保 护煤层 开 采后 ， 被保 护煤 层 的 瓦 斯压 力 由 原来的 4 ． 5 MP a下降到 0 ． 7 MP a ， 残余 瓦斯压力 值 随时 间的延 长 ， 基 本保 持 在 0 ． 6 MP a以 下 ， 低 于 防突细则 第 2 6条规定 的“ 突出危险单项指标临 界 值 煤 层 瓦斯压 力 0 ． 7 4 MP a ． ” 从 突出危 险单 项 指 标 临界值 来看 ， 被保 护煤 层得 到 了有 效保 护． 2 煤 层变 形考察 保 护层 开 采期 间 ， 被保 护煤 层 的变形量 随工作 面位 置变化 而变 化 ， 见 图 5 ． -6 1 5 1 ． 4l 一 3 l 一 2 I - I l I 9 l 9 2 9 3 9 4 9 5 9 6 9 工作面位置／ m 图 5 相对变形随保护层工作面位置变化 Fi g ．5 The c ha ngi n g l a w o f t h e r e l a t i ve de f o r ma t i o n o f p r o t e c t e d c o a l s e a m wi t h d i f f e r e nt c oa l f a c e l o c a t i ons i n pr ot e ct i n g s t r a t um 由图 5 可 以看 出 ， 在保 护 层 开 采过 程 中 ， 当 回 采工作面距 变形测 定孔 的走 向距离 为 一6 1 ． 1 in 时 ， 被保 护煤 层开 始 出现压缩 变形 ， 继续 推进 ， 距 变 形 孔 一1 5 ． 1 in 时 ， 压 缩 量 达 最大 值 1 4 mm． 之 后 ， 随着工作面的推进 ， 煤层开始恢复变形 ， 当工作面 推过 变形 孔 约 1 8 in 时 ， 煤 层 恢 复 到 原 始 厚 度 ， 并 开始膨胀变形． 当回采工作面推过变形孔 6 5 ． 5 in 时 ， 膨 胀变 形达 到 最大 值 1 4 5 ． 0 mm， 随后 ， 回采工 作面继 续推 进 ， 最 大膨 胀 变 形值 维 持 不 变． 打钻 实 测被保 护煤 层厚 度 5 ． 2 in， 所 以被 保护 煤 层 的最大 相对 压缩 变形 0 ． 2 6 9 ， 最 大 膨 胀 变 形 2 ． 7 9 ． 该 膨胀率表明， 被保护煤层 已充分卸压 ， 地应力降低 到最小值 ， 煤层 内裂隙发育 ， 有利于瓦斯抽采和消 除突 出危 险． 国 内外保 护 层 开 采研 究 结 果 表 明 当 被保 护煤 层 法 向变 形 大 于 0 ． 6 时 ， 该 煤 层 的 突 出 、 冲击 地压等 动力 现象 基本 消除． 因此得 出结论 ， 被保 护煤 层得 到 了有 效卸 压 ， 消 除 了突出危 险性． 3 应用 效果考 察 在保护层开采期间， 向被保护煤层打煤层透气 性系数考察钻孔， 测算得被保护煤层卸压后 的透气 性 系数 为 4 9 ． 9 6 6 5 in。 ／ MP a d ， 比原 始透气 性 系数增加 了 4 9 ． 9 6 6 5 ／ 0 ． 0 2 7 4 6 1 8 2 0倍． 从透气 性 系数 的变化 来 看 ， 远 程下 保 护 层 开采 后 ， 被 保 护 煤 层产 生膨胀 变 形 ， 得 到 了有 效 的卸 压保 护 ， 瓦 斯 抽采率达到 4 1 ． 0 ． 被保护煤层工作面经消突后 ， 在有效 保护 范 围内 已掘 进 煤 层巷 道 2 1 0 0 in， 回采 工作面最高 日产 6 3 2 5 t ， 最高月产达 1 4 6 5 5 4 t ． 采 掘工作面在作业期间， 未 出现煤与瓦斯突出征兆和 瓦斯超 限 问题 ， 有 效地 消除 了被保 护层煤 与 瓦斯突 出危 险性． 维普资讯 第 3 期 涂 敏 等 远程下保 护层 开采被保 护煤层变 形规律研究 2 5 7 5结论 远程保护层开采使被保护层产生卸压膨胀变 。 。 ， 3 3 2 2 8 - 1 3 形 ， 降低被保护层的弹性潜能 ， 增大煤层透气性 ， 为 Y u Q i - x i a n g c H E N G Y “ 一 p i n g J I A N G c h 。 “ g 一 高 效 抽 采 瓦 斯 创 造 有 利 条 件 ． n p JeS n d ．a p p h “ 。 x p lo．it a io “ 1 采空区上方被保护层任一点都经历 了压缩 。 [ 门．1 o u r n a l 。 f C h i n a 。 Uni v。 r s i t y。f M i g 。 ＆ 一 膨胀一 膨胀 变形 变 大一 膨胀 变 形 减 小一 稳 定 阶 T e c h n o l 。 g v ，2。 。 4， 33 2 1 28 1 3 1 ． ．段． r 4 ] 程远平 ，俞启 香 ， 袁 亮 ．上 覆远 程卸压 岩体移 动特 2 靠近开采边界两内侧的膨胀变形 比采空区 性与瓦斯抽采技术i- j ] ．辽宁T程技术大学学报， 中部的膨胀变形大， 切眼前方和工作面后方附近被 2 0 0 3 ， 2 2 4 4 8 3 4 8 6 ． 保护层膨胀变形最大， 两端最大变形值为 0 ． 5 6和 C HE N G Y u a n p i n g ，Y u Q i x i a n g ，Y U A N L i a n g ． 0 ． 4 3 mm， 相 对 煤 层 膨 胀 变 化 率 为 1 ．4 ％ 和 G a s e x t r a c t i o n t e c h n i q u e s a n d m o v e m e n t p r o p e r t i e s o f 1 ． 0 7 ％． 采 空 区上方 1 3 1煤层 卸 压膨 胀稳 定 区 内 ，l o n g d i s a n c e a n d P r e s s u r e r e l i e f r 。 c k m a s s u p 。 n e x 一 膨胀变形变化率保持在 0 ． 4 5 ～0 ． 6 之 间， 可 以p l o i t e d c o a l s e a mL J D u m L i a o n i n g 眦 为 瓦 斯 抽 采 提 妻 时 ⋯⋯ ． [ ] 许U n家iv 林e rs ， i 钱 t y, 呜 2 高 00 ， 3 金 ,2 宏 2 ． 移动的 煤与煤层 3 远程下保护层开采 ， 被保护层位于弯曲下 共采， ， 术 究[ J ] ．煤 炭学 报 ， 2 。 。 4 ， 2 9 2 1 2 9 一 沉带内， 被保护层划分为 5 个区域 压缩变形区、 卸 1 3 2 ． 压 膨胀 变形 区 、 卸 压 膨 胀 变形 稳 定 区 、 卸 压膨 胀 变X U j i 一 l i ， Q I A N Mi g g o ， J I N H o g 一 e i ．St ud 形区、 压缩变形区， 被保 护煤层膨胀 变形呈现“ M” o n“ c o a l a n d c o a l _ b e d m e t h a n e s i m u l t a n e o u s e x t r a c 一 形 态 ， 两 边呈 现对称 分 布．t i o n ”t e c h n i q u e o n t h e b a s i s o f s t r a t a m o v e m e n t [ J ] ． 4 工程实例应用表明， 远程下保护层开采， 被 J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y ， 2 0 0 4 ， 2 9 2 1 2 9 1 3 2 ． 保护煤层卸压后 的透气 性系数是卸压前的 1 8 2 0 [ 6 ] 程远平， 俞启香， 袁亮煤与远程卸压瓦斯安全高 倍． 被保护煤层产生膨胀变形， 得到了有效的卸 压 效共采试验研究[ J 2 中国矿业大学学报， 2 0 0 4 , 3 3 保护 ， 瓦斯抽采率达到 4 1 ． 0 9 ／ 5 ， 被保护煤层工作面 。 一 。 经消突后 ， 采掘工作面未出现煤与瓦斯突出征兆和 C H E N ． G Yu ． a n - p i n g, YU Q i - x i a n g , ． u L “ 瓦斯超限问题 ， 取得 了显著的经济技术效果， 实现p l o i t a t i o n。 f c o a l a nd p 。r e l i e f g i l o ng di s - 了煤与瓦斯资源的安全共采． t c e [ J 2 ．J o u r n a l 0 f C h i U i v e r s i t y o f Mi i g ＆ 参考 文献 T 。 h “ 。 l 。 g Y ， 2 0 0 4 ， 。 。 。 一 。 [ 1 ] 俞启香．矿井瓦斯防治 I- M] ．徐州 中 国矿业 大学 出 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 4 4 3 0 4 3 8 ． [ 2 ] 蒋承林 ， 俞启香 ．煤与瓦斯突 出机理 的球壳 失稳机理 矿业 大学 出版 社， 1 9 8 8 6 5 6 7 ． 维普资讯