1)保护层的确定

(1)保护层的性质

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最简单、最有效、最可靠的区域性防突措施。开采保护层后，保护层上下围岩向采空区移动，采空区上方岩体冒落并形成自然冒落拱，下方岩体向采空区膨胀并形成裂隙，被保护层中弹性潜能得以释放，岩石和被保护层的地应力降低;同时被保护层透气性系数大大增加，有利于抽采瓦斯，降低煤层瓦斯压力;此外还能改变被保护层的物理力学性质，增强煤体抗破坏能力，从而达到防止煤与瓦斯突出的目。

(2)保护层的选择

根据《煤矿安全规程》第一百九十二、一百九十三、一百九十四条之规定，对于有突出危险煤层，应采取开采保护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施;在突出矿井开采煤层群时，应优先选择开采保护层防治突出措施;选择保护层应遵循下列原则：一是优先选择无突出危险煤层作为保护层、矿井所有煤层都有突出危险时应选择危险程度较小的煤层作保护层，二是应优先选择上保护层、选择下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。

由于在地质勘探阶段未提供各煤层突出危险程度的资料，因此，本设计根据该矿井煤层赋存条件及确定的煤层开采顺序(即首先开采17煤层，再开采19煤层)，将首先开采的17煤层作为19煤层的保护层。本矿井开中厚煤层，其中17煤层平均厚度1.67m，19煤层平均厚度2.8m,,平均层间距27.32m，符合开采中距离上保护层的条件。

2)保护层作用有效范围的圈定。

(1)保护层与被保护层之间的有效垂距

根据《防治煤与瓦斯突出细则》第40条，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50m 或下保护层与突出煤层间距大于80 时，都必须对保护层的保护效果进行检验。检验应在被保护层中掘进巷道时进行，检验方法按照《细则》第35 条规定的方法进行。如果各项测定指标都降到该煤层突出危险临界值以下，则认为保护层开采有效;反之，认为无效。

17煤层与19煤层层间距在27.32m左右，保护层与被保护层之间的垂距在有效垂距范围内。

(2)沿走向的保护范围

本设计根据《防治煤与瓦斯突出实施细则》第48条，在保护层工作面开采结束3个月后，且卸压比较充分，岩层移动基本稳定的情况下，按56º卸压角划定沿走向的保护范围，如插图5-3-2所示。

插图5-3-2 17煤层保护层沿走向的保护范围示意图

(3)沿倾斜的保护范围

本设计根据《防治煤与瓦斯突出实施细则》第48条，选取沿工作面倾斜方向上、下方的卸压角分别为δ3=75°、δ4=75°。因此，沿倾斜方向的保护范围，如图5-3-3所示。

图5-3-3 17煤层保护层沿倾斜方向保护边界示意图

3)开采保护层的几个技术问题。

(1)主要巷道布置位置

主要巷道布置在19煤层底板岩层中，距19煤层底板法线距离17~27m，在施工过程中，加强巷道导向，防止误穿煤层。

(2)井巷揭穿突出煤层地点的选择

根据经验，井巷揭穿突出煤层的危险性非常大，因此选择揭穿突出煤层的位置非常重要。首先揭煤地点应尽量避开断层、褶皱等地质构造带，其次应尽量选择在受到保护的区域揭穿突出煤层，避开采掘工作面前方的应力集中地带。

本井田内采区巷道揭穿煤层地点为各区段轨道石门和回风石门。揭煤地点应避开地质构造复杂和破碎地带。

(3)在有抽放瓦斯系统的矿井开采保护层应同时抽放被保护层瓦斯

为提高保护层的卸压保护效果，设计考虑了对被保护层瓦斯的卸压抽放措施。抽放钻孔布置参数见本章第五节。

(4)保护层的有效保护范围及有关参数的确定

17煤层作为19煤层的保护层进行开采后，必须及时绘制保护关系图并按规定程序进行审批。划定保护范围的卸压角必须在实际工作中考察确定，在取得实际考察数据之前，可按“防突细则”取值：走向方向卸压角为56°，倾斜方向上、下方的卸压角分别为δ3=75°、δ4=75°。在被保护层中进行采掘时，对保护范围进行效果检验。

(5)保护层的回采工作面与被保护层的掘进工作面超前距离的确定

根据《防治煤与瓦斯突出实施细则》的规定，为了保证被保护层掘进工作面的安全，保护层回采工作面必须超前被保护层的掘进工作面，其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的两倍，并不得小于30m。

(6)突出煤层中防止在应力集中的影响范围内布置采掘工作面

在井巷距贯通点30m前，只允许其中一个掘进工作面作业，必须停止另一个掘进工作面作业;双巷掘进的，其中一个掘进工作面作业时，必须停止另一个工作面掘进;同区段内，上层煤层回采时，下层煤层不得掘进作业。

(7)开采保护层，一般不留煤柱，留煤柱应采取的措施

保护层中尽可能少留或不留煤柱。采掘过程中所留煤柱必须及时填图。在煤柱影响区进行采掘前，必须首先采取消突措施，并经效果检验有效消防突出危险后方可采取安全防护措施进行作业。在回撤煤柱区内支架时，必须执行“四位一体”的防突措施，防止垮塌诱发突出。

(8)在突出煤层或瓦斯喷出区域掘进工作面的通风方式或局部通风机选择

巷道掘进工作面全部实行独立通风，采用局部扇风机压入式供风，利用矿井主扇全压回风。达产时全矿共布置2个掘进工作面，每个掘进工作面配备局部通风机2台，1台运行、1台备用。此外每个掘进工作面采用双电源供电，掘进工作面使用的设备满足“三专两闭锁”(专用变压器、专用开关、专用回路，风电闭锁、瓦斯电闭锁)的要求，双局扇实现自动切换，掘进工作面风筒具有抗静电、阻燃性能。

(9)井巷揭穿突出煤层前通风系统和通风设施及采区上山布置方式选择

在生产过程中，石门揭穿突出煤层前，必须首先形成全负压通风系统。根据《防治煤与瓦斯突出细则》第95条的要求，在突出危险区石门揭煤时必须在掘进工作面的进风侧设置反向风门，以控制突出时的瓦斯能沿回风道流入回风系统。反向风门应设在围岩坚固、无积水、支护完好、无拐弯的平巷内，反向风门的数量为两道。反向风门墙垛可用砖或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度不得小于0.2m，墙垛厚度不得小于0.8m。门框和门可采用坚实的木质结构，门框厚度不得小于100mm，风门厚度不得小于50mm，风门的横梢不少于三根。两道风门之间的距离不得小于4m。每道反向风门都必须有牢固的底坎。不过车的风门，其底坎要求在反向风门关闭后能将其抵牢;过车门的底坎高度以不影响通车为限。每次放炮之前，施工队的班长负责关闭反向风门并用料石或木料等物将反向门支撑好，使反向风门受突出压力时底边有较强的承压能力。在巷道掘进施工完毕后，应及时撤除反向风门，以完善巷道的畅通性。

本矿井采用走向长壁采煤法，采区内设置有轨道上下山、专用回风上山。上山均布置在煤层底板岩层中，其中回风上山贯通整个采区，严禁一段进风、一段回风。防突工作面回风系统保持畅通，不设控风设施。

(10)其它应注意的问题

本矿井作为保护层开采的17煤层其本身具有煤与瓦斯突出危险性。在保护层中进行采掘前，必须采取掘进条带预抽、回采范围网格预抽、顺层钻孔边采边抽的综合抽放方法;经预抽后，煤层瓦斯含量必须降到8.0m3/t以下或煤层瓦斯压力降到0.74MPa以下，经有资质的单位进行消突效果评估达到消突效果后，方可进行采掘作业。在保护层中进行采掘时，必须采取“四位一体”的综合防突措施。

在未开采上覆17煤层的区域内开采19煤层时，必须采取掘进条带预抽、回采范围网格预抽、顺层钻孔边采边抽的综合抽放方法;经预抽后，煤层瓦斯含量必须降到8.0m3/t以下或煤层瓦斯压力降到0.74MPa以下，经有资质的单位进行消突效果评估达到消突效果后，方可进行采掘作业。在煤层中进行采掘时，必须采取“四位一体”的综合防突措施。