针对平顶山十矿己15-16煤层的赋存特征,运用相似材料模拟、数字散斑及数值模拟分析了近距离下保护层开采过程中,被保护层应力分布特征、卸压范围、变形规律等。结果表明:保护层开采后被保护层位于裂隙带的中下部,充分卸压;最大膨胀变形率可达1.91%,被保护层受保护范围为走向方向内错8~10 m,倾斜方向内错8~11 m。被保护层产生膨胀变形使其透气性增大,创造了煤与瓦斯共采的条件,确定了卸压瓦斯抽采方案。

根据沙曲矿的具体地质条件,通过对保护层开采机理的分析,确定矿井北翼2号薄煤层为下方3+4号和5号煤层的保护层,计算得出保护层首采工作面22201的保护范围和解放煤量2.4Mt;针对2号煤层的赋存条件,研究了22201工作面的采煤技术,包括巷道布置、工作面主要设备和采煤工艺;采用保护层开采对突出煤层的卸压作用和瓦斯抽采技术,设计了本煤层、下部3+4号煤层和采空区瓦斯的抽采方案,达到解放下部煤层的目的。沙曲矿对高瓦斯近距离煤层保护层煤与瓦斯共采技术的研究,为其他类似条件下开采提供了借鉴。

为了确定晋城矿区保护层开采的卸压保护范围,采用相似模拟、现场实测的方法,研究了保护层开采过程中被保护层的竖向变形规律,得出了保护层开采的有效卸压范围,为相似条件下保护层开采及被保护层巷道布置提供依据。研究表明:保护层开采后,被保护层煤体出现明显的竖向变形,沿工作面推进方向上依次分为压缩区、膨胀区、卸压膨胀区、膨胀区、压缩区;沿煤层上山方向的有效卸压保护角为81.6°,下山方向的有效卸压保护角为79°,走向有效卸压保护角为67.7°;在工作面后方37 m以远,3#煤体膨胀逐渐趋于稳定膨胀值为93

针对沙曲矿北翼高瓦斯近距离煤层群安全高效开采的问题,运用数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了近距离煤层群薄煤层保护层开采的卸压机理,提出了对2#薄煤层进行保护层开采。根据北翼2#薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,分析了2#薄煤层保护层开采对下邻近被保护煤层的卸压保护范围,进而确定了保护层开采解放煤量。现场试验结果表明,对2#薄煤层进行保护层开采卸压效果明显,大大提高了被保护煤层瓦斯预抽的效果。

为确定金佳矿中煤组近距离煤层群下保护层11223工作面开采的保护范围,在111811运输巷和回风巷共布置6组瓦斯解吸钻孔。通过现场测定的钻孔瓦斯解吸量,结合实验室煤层瓦斯参数计算出瓦斯压力。对瓦斯压力回归分析,得出6组保护范围临界点为理论保护范围,即分别向钻孔内偏移1.30、1.10、17.51、16.52、3.20和3.90 m;走向卸压角55°、倾向卸压角分别为54°和82°。保护范围内被保护煤层卸压瓦斯抽采纯量约2 628.63万m3,抽采率80.69%;钻屑瓦斯解吸指标未超标。