保护层开采技术规范.pdf

I C S1 3 ．1 0 0 D0 9 备案号2 5 3 9 5 - - 2 0 0 9 4 口 中华人民共和国安全生产行业标准 A Q10 5 0 - - 2 0 0 8 保护层开采技术规范 T e c h n i c a lc r i t e r i o no fp r o t e c t i v ec o a ls e a me x p l o i t a t i o n 2 0 0 8 - 11 1 9 发布2 0 0 9 - 0 1 - 0 1 实施 国家安全生产监督管理总局发布 目次 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯ 1 范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 3 术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 保护层开采的适用条件与选择原则⋯⋯⋯⋯⋯ 5 保护层开采及瓦斯抽采规划⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 保护层开采及瓦斯抽采⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 被保护层开采及瓦斯抽采⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 被保护层保护效果及保护范围考察与验证⋯⋯⋯ 9 被保护层区域性消除突出危险性评定⋯⋯⋯⋯⋯ 1 0 其他⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 附录A 资料性附录 保护范围的确定⋯⋯⋯⋯⋯ 附录B 资料性附录保护范围及保护效果考察方法 A Q1 0 5 0 一2 0 0 8 I 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 4 7 A Q1 0 5 0 - - 2 0 0 8 前言 本标准的附录A 、附录B 均为资料性附录。 本标准由国家煤矿安全监察局提出。 本标准由全国安全生产标准化技术委员会煤矿安全生产标准化分技术委员会归口。 本标准起草单位中国矿业大学、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心。 本标准主要起草人程远平、俞启香、王海锋、周红星。 保护层开采技术规范 A Q10 5 0 - - 2 0 0 8 1 范围 本标准规定了煤矿保护层开采的一般要求、规划、设计、瓦斯抽采、效果考察和区域性消除突出危险 性评定方法。 本标准适用于井工煤矿煤 岩 与瓦斯突出 简称突出 矿井。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 A Q1 0 2 6 - - 2 0 0 6 煤矿瓦斯抽采基本指标 M T ／T6 3 8 煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定法 3 术语和定义 3 ．1 保护层p r o t e c t i v ec o a ls e a m 为消除邻近煤层的突出危险而先开采的煤层或岩层称为保护层；位于突出危险煤层上方的保护层 称为上保护层，位于下方的称为下保护层。 3 ．2 被保护层p r o t e c t e dc o a ls e a m 由于保护层开采的采动作用并同时抽采卸压瓦斯，可使邻近的突出危险煤层的突出危险区域转变 为无突出危险区，该突出危险煤层称为被保护层。 3 ．3 保护范围p r o t e c t i v ea n a 保护层开采并同时抽采卸压瓦斯，在空间上使突出危险煤层的突出危险区域转变为无突出危险区 域的有效范围。 3 ．4 卸压瓦斯p r e s s u r e - r e l i e fg a s 保护层开采时，由于它的采动作用，在其顶板和底板一定范围内的煤 岩 层内因卸压而使流动性增 强的瓦斯称为卸压瓦斯。 4 保护层开采的适用条件与选择原则 4 ．1 在突出矿井开采煤层群时，必须采用开采保护层防治突出措施。 4 ．2 应优先选择无突出危险煤层作为保护层；当煤层群中有几个煤层都可作保护层时，应根据安全、技 术、经济的合理性综合比较分析，择优选定；矿井中所有煤层都有突出危险时，可选择突出危险程度较小 的煤层作为保护层；可采煤层不能作为保护层开采的，在经济合理的条件下，可选择邻近不可采煤层作 为保护层开采。 4 ．3 应优先选择上保护层；选择下保护层开采时，不得破坏被保护层的开采条件。 1 A Q1 0 5 0 2 0 0 8 5 保护层开采及瓦斯抽采规划 具备保护层开采条件的突出矿井必须提前3 ～5 年制定保护层开采及瓦斯抽采规划，调整矿井开采 部署，制定矿井开拓、掘进和回采接替计划，以及配套的瓦斯抽采和治理技术方案，保护层工作面应正常 衔接，做到“抽、掘、采”平衡。 6 保护层开采及瓦斯抽采 6 ．1 在具有突出危险的保护层工作面进行采掘作业时，必须采取综合防治突出措施。 6 ．2 正在开采的保护层工作面，在倾斜方向上应超前被保护层工作面1 ～2 个区段，且应保证足够的超 前时间。 6 ．3 保护层工作面沿倾斜方向应连续开采，相邻两个工作面之间应实施无煤柱沿空送巷或留设小煤柱 护巷，小煤柱宽度应不大于4 ．oi n 。 6 ．4 在被保护层工作面未受到保护的区域，应采取预抽瓦斯等措施消除突出危险。 6 ．5 应编制安全可行的保护层开采瓦斯抽采设计；保护层工作面开采之前，保护层工作面的瓦斯抽采 工程应能保证A Q1 0 2 62 0 0 6 中规定的采煤工作面瓦斯抽采率要求。 6 ．6 开采保护层时采空区内不得留有煤 岩 柱；特殊情况需留煤 岩 柱时，必须将煤 岩 柱的位置和 尺寸准确地标在采掘工程图上；每个被保护层的瓦斯地质图与采掘工程图上，应标出煤 岩 柱的影响 范围。 6 ．7 开采近距离保护层时，必须采取措施严防被保护层初期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面和误 穿突出煤层。 6 ．8 应编制安全可行的被保护层卸压瓦斯抽采设计；设计中选用的瓦斯抽采方法应保证被保护层卸压 瓦斯的区域性均匀抽采。 6 ．9 保护层工作面开采之前，被保护层工作面的瓦斯抽采工程应保证开采保护层时，能同时有效地抽 采被保护层的卸压瓦斯。 7 被保护层开采及瓦斯抽采 7 ．1 开采保护层并同时抽采被保护层卸压瓦斯后，经对被保护层区域性消除突出危险性评定，在被保 护层保护范围内可按无突出危险区进行采掘作业；在保护范围外，必须采取综合防治突出措施。 7 ．2 开采保护层的保护范围应包括走向保护范围、倾向保护范围、层间保护范围和煤 岩 柱影响范围； 划定保护范围的有关参数，应根据矿井实测资料确定，对暂无实测资料的矿井，可参照附录A 执行。 7 ．3 开采下保护层时，上部被保护层不被破坏的最小层间距离应根据矿井开采实测资料确定，对暂无 实测资料的矿井，可参照附录A 执行。 7 ．4 应编制安全可行的被保护层开采瓦斯抽采设计；被保护层工作面开采之前，被保护层工作面的瓦 斯抽采工程应能保证A Q1 0 2 6 2 0 0 6 中规定的采煤工作面瓦斯抽采率要求。 8 被保护层保护效果及保护范围考察与验证 8 ．1矿井每个采区首次开采保护层时，必须编制被保护层保护效果及保护范围考察设计，进行保护效 果及保护范围的实际考察与验证，并不断积累、补充和完善资料，以便得出保护效果及保护范围的参数。 8 ．2 保护范围考察内容应包括走向保护范围、倾向保护范围、层间保护范围和煤 岩 柱影响范围，保护 效果考察内容应包括被保护层卸压瓦斯抽采效果和保护效果的验证。 8 ．3 保护效果及保护范围考察参数应至少包括 a 被保护层原始瓦斯压力和瓦斯含量； b 被保护层残余瓦斯压力和瓦斯含量； 2 A Q1 0 5 0 ．一2 0 0 8 c 被保护层卸压瓦斯抽采量； d 被保护范围内煤层钻孔或工作面采掘作业中的实际消除突出效果检验指标。 8 ．4 保护层的开采厚度等于或小于0 ．5m 、上保护层与突出煤层间距大于5 0r t l 或下保护层与突出煤 层间距大于8 0m 时，必须对保护层的保护效果进行验证。保护效果及保护范围考察参数测试和计算 方法参见附录B 。 9 被保护层区域性消除突出危险性评定 9 ．1 被保护层工作面采掘作业前必须将保护范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以 下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力以下。若没能考察出煤层始突深度的瓦斯含量或压力， 则必须将煤层瓦斯含量降到8m 3 ／t 以下，或将煤层瓦斯压力降到0 ．7 4M P a 表压 以下。 9 ．2 开采保护层并同时抽采被保护层卸压瓦斯后，必须编制被保护层工作面区域性消除突出危险性评 定报告；评定报告中应包括以下内容 a 保护层及被保护层工作面地质与煤层赋存等情况； b 保护层与被保护层开采方法、工艺，巷道布置、工作面参数、通风系统及风量等} c 被保护层工作面的卸压瓦斯抽采工程及相关参数说明； d 被保护层工作面的原始瓦斯压力及瓦斯含量； e 被保护层工作面的瓦斯储量与卸压瓦斯抽采量； f 被保护层工作面的残余瓦斯压力及瓦斯含量； g 煤 岩 柱在被保护工作面中的影响范围； h 开采保护层在被保护层工作面中形成的保护范围} j 被保护层工作面达到安全开采条件的评定。 9 ．3 矿井每个采区内首次开采保护层时，被保护层工作面区域性消除突出危险性评定报告应按国家煤 矿安全监察局规定办理。 1 0 其他 矿井瓦斯抽采系统的能力应能满足保护层开采卸压瓦斯抽采的需要。 3 A Q1 0 5 0 - - 2 0 0 8 附录A 资料性附录 保护范围的确定 A1 倾斜方向的保护范围 保护层工作面沿倾斜方向的保护范围按卸压角划定．卸压角d 与煤层倾角。有关．对应关系如图 Al 所示和见表Al 。 圈A1保护层工作面沿倾斜方向的保护范围 表 1保护层沿倾斜方向的卸压角 1 07 7 8 0 7 0 A2 沿走向方向的保护范围 对停采的保护层] 一作面．停采时问超过3 十月、且卸压比较充分，陵保护层工作面的始采线、采止线 和煤柱留设对被保护层沿走向的保护范围可按卸压角赴一5 6 。～6 0 。划定．如图A2 所示。 1 镕p B ， A3 层间的保护范围 图A2 保护层工作面始采线、采止线和煤柱的影响范围 保护层与被保护层之间的自救垂距，可参J { j 表A2 或J H 式 A1 或式 A2 确定 表A2 保护层与控保护层之间的有效垂距 蝉E * 别 r m p RT m p 目 下保护层的最大有效距离 STS4 T 且岛 ⋯一 A1 I 保护层的鹾大有效距离 s ￡一s L 丑岛 ⋯ A2 ’ 式‘h Sr 、S 7 一下保护层和L 保护层的理论有艘垂距n 、。它与工作而长度L 和开采深度H 柯荧 口f 参照表A3 墩值．当L 03 H 时，则取L 03 H ．但L 不得大于．9 5 0m 岛保护J 二开采帕影响系数．、～_ Ⅵ≤M 时．矗一M7 M 、．当M M 。时，鼠一1 ， M 保护层的扦采厚度，⋯； M 保护层的甜小有效厚度．n 。Mn r 参j [ { { l qA3 确定 岛培川硬岩 砂岩、石肌岩 禽最系数．以口表目E 自层问岩右中所占的百分比 当日≥8 0 蹦 时．口 1 od ∥1 0 0 ．当1 5 0 ％叫．且一l 。 A Q1 0 5 0 - - 2 0 0 8 表A ．3s 7 和s 7 f 与开采深度日和工作面长度L 之间的关系 S 7 T ／m S7 t ／m 开采 工作面长度L ／m工作面长度L ／m 深度H ／m 5 0 7 51 0 01 2 51 5 01 7 52 0 02 5 05 07 5l O O1 2 51 5 02 0 02 5 0 3 0 0 7 0i 0 01 2 51 4 81 7 21 9 02 0 52 2 05 66 77 68 38 79 09 2 4 0 0 5 8 8 51 1 21 3 41 5 5i 7 01 8 21 9 44 05 05 86 67 17 47 6 5 0 05 07 51 0 0 1 2 0 1 4 2 1 5 4 1 6 4 1 7 42 93 94 95 66 26 66 8 6 0 04 5 6 79 01 0 91 2 61 3 81 4 61 5 52 43 44 35 05 55 96 l 8 0 03 35 47 3 9 0 1 0 3 1 1 71 2 71 3 52 12 93 64 14 54 95 0 】0 0 02 74 15 7 7 1 8 81 0 01 1 41 2 2 1 82 53 23 64 14 44 5 12 0 02 43 75 06 38 09 21 0 41 1 31 62 33 03 23 7 4 04 1 1 ．0 08 萨／ ／Z E ／ ／ ‘≯／ ／，／ ／／ 7 ，I r 1 0 0 m ／勿 ／ ／ 一。』5 嘶／ 胗 二一 ，，一一 开采深度H ／m 图A ．3 保护层工作面始采线、采止线和煤柱的影晌范围 A ．4 开采下保护层的最小层间距 开采下保护层时，上部被保护层不被破坏的最小层间距离可参用式 A ．3 或式 A ．4 确定 当a 6 0 。时， H K M c o s a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ A ．3 当n ≥6 0 。时，H K M s i n ／2 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ A ．4 式中 H 允许采用的最小层间距，I n ； M - _ 保护层的开采厚度，“； 口煤层倾角， 。 ； K ～顶板管理系数。冒落法管理顶板时，K 采用1 0 ；充填法管理顶板时，K 采用6 。 B1 走向和j 顷向保护范围考察 附录B 资料性附录 保护范围殛保护效果考察方法 A U l 0 5 02 0 0 8 保护层走向和顺向保扩范围考察方法冈煤层呲存4 附况、保护屡与被保护屡柚划位栉关系和拨保护 层卸压瓦斯抽采方法等不同需采取钊对州考寮技术打粜。奉附录介绍r 适用于倾斜和缨倾斜煤联的被 保护层底板岩巷网格式上向穿层钻孔卸胀瓦斯抽采方法的保护范围考察 集考寮 集㈣旧1 3l 所 示，通过底扳瓦斯舳采巷和底板岩石下山布置二纰考寮钻孔逝过洲定被保护层原始凡斯n 力和残余f L 斯压力米确定走向和倾向保护边界。 B “* * gm “m 自Ⅸp m Ⅲ∞ ‰＼ ＼ ＼ ／ E o “r m ／ ／“”⋯“””” 一I ／ 雨再碉一一焉而蒜了钿 图B1走向厦倾向保护范围考察方案示意周 走向保护范围警察钻孔缸置如倒H2 所小将母察钻孔市越在开切眼或睁采线跗近的预计保护边 抖线两删。1 号钻孔布置n 保护层工作面预计走向保护范同外j5m ，2 号钻孔布置庄保扩r 层上作而预 计走向保护范围处3 号铺孔巾氍在保护层工作而预“走向保女、地f d 内I im ．通址一个水同位霞保护 层的原始瓦斯压力和残余瓦斯址力刘比吖以得出止向保护池制的边抖线。 图B2 走向卸压边界击察钻孔示意图 倾向保护范围考察钻孔布筒如图3 所示，将考察钻孔布胃在走向保护范罔内倾斜F 方预计保护 1 边弹线两侧。j 墨钻孔布竹扯保护J z T 作脚预计倾向保打- 范围外】5n ，．5 号钻T L 布臀住保护层] 件而 预计倾向保护范Ⅲ处6 号自t i L m N n ，倮挣- 屉上作面颅I f 倾向保护范围内】51 1 1 ．通过十不同位越保 护崖的原始“斯压力和残余瓦斯Ⅲ山州比可“得出倾向保护范【i | ；| l i 的边羿线。 H M 自r m p m * ＆ 图B3 倾向保护边界考察钻孔示意图 B2 教保护层原始瓦斯压力和残余瓦斯压力考察 保护层L 作面开采前．n 预计保护范围内 从被保护层底板晚斯抽栗巷向被倮护层工作碰施f 穿层 “ ，孔．安装测压装咒测定的瓦斯脏山岬为被保护层原嫡瓦斯压力。在保护层工作面开采和被保护J 。；卸 M 瓦斯抽采之后．7 Ⅲ压裟皿最终址吓的瓦斯，I 二山即为被挥护培残余丸斯压J J 。Ⅱ按M T ／T6 粥规定的 方法测定被保护层瓦斯堆力。 B3 被保护层原始瓦斯含量和残余瓦斯含量考察 运川B2 巾测定的被保护坛娘蛤瓦斯压山和残余兀j 9 『压山．可按n } { 1 计算被保护层的原始瓦 斯含屉和残泉记斯旨世。 W 一晋名，堕 筹些可i 专瓦 l 竽 c “， 业中 Ⅵ， 保护培慷始瓦斯岔量或残余瓦斯音情．m 3 ／t ； “． 吸附常数 P 保护J 原始比嘶雎力或残余瓦斯J I ．J J 绝肿 ．M P a n u 煤的袄分“ M 。煤的水分“， T 蝶的扎隙半m ／m “； y煤帅容重 艘比矗 In 1 。。 B4 被保护层卸压瓦斯抽采量考察 被懔护屠卸压瓦斯抽幂。 考察包括 部分仆别山坼十钻孔凡斯自l l 采醚、m 个钻场扎斯抽秉城和被 保护』■I ．作面兽的瓦】斩抽采啭，- n 个钻孔“斯抽采吊籼单个钻场“斯抽采打} 的考察I l l 选择代丧性的钻 孔和钻场进行．任抹护屡上忤面瓦斯抽采系统的总『‘什j 曩设瓯1 昕监测装胃，考察总的“斯拙采毓变 化。“{ 斩_ I [ | j 采聃考察- Ⅱ采用孔板濉艟汁戏瓦斯抽采黼洲装置主要测定垂数为抽采管蹄混合流j d 、M 斯 浓度和拍采负n 二每H 至少址黛一扶测定参数．川j 评估被保护甚卸压瓦斯的抽采效果和进行赦保护层 8 区域性消除突出危险性评定。 B ．5 被保护层工作面采掘作业中消除突出危险性的效果检验考察 A Q1 0 5 0 - - 2 0 0 8 在被保护层保护范围内进行掘进和采煤作业时，对被保护层区域性消除突出危险性的效果检验可 采用最大钻屑量S ⋯，钻屑解吸指标K i 、△ 。和钻孔瓦斯涌出初速度q 。等指标，具体指标可参考矿井 突出敏感指标选用。建议掘进巷道每前进l O m 进行一次效果检验；采煤工作面沿倾斜方向上、中、下各 取一点，每前进1 0m 进行一次效果检验。 中华人民共和国安全生产 行业标准 保护层开采技术规范 A Q l 0 5 02 0 0 8 * 煤炭工业出版社出版 北京市朝阳区芍药居3 5 号1 0 0 0 2 9 网址⋯c c i p hc o mc n 煤炭工业出版社印刷厂印刷 新华书店北京发行所发行 * 开本8 8 0 m m 】2 3 0 m m1 ／i6 印张7 ／8 字数1 7 千字印数i ，0 0 1 3 ，0 0 0 2 0 0 9 年1 月第1 版2 0 0 9 年5 月第2 次印刷 1 55 0 2 0 3 7 7 社内编号6 0 5 5定价1 2 ．0 0 元 版权所有违者必究 本书如有缺页、倒页、脱页等质量问题，本社负责调换