下保护层开采工作面参数设计

刘光明

保护层开采以后，周围岩体的原岩应力平衡状态受到破坏，引起应力重新分布，进而周围煤岩体就会向采空区方向移动，特别是下保护层开采后，首先导致采空区上覆岩层的应力降低，进而破断发生垂直位移，同时发生膨胀变形并在被保护层内部产生很多的微裂隙，被保护层的煤层透气性就会成千上万倍的增加，同时这些微裂隙也为煤层瓦斯的流动提供了通道，如果被保护层的瓦斯含量较大，这样被保护层的吸附状态的瓦斯就会不断的解吸，直到下降到平衡，此时再配合被保护层的卸压瓦斯抽放对增加被保护层的保护范围[1-2]。因此，研究保护层开采机理，判别保护层与被保护层的层间关键层结构，并预测层间关键层结构的初次破断及周期破断规律，对研究下保护层开采的卸压保护范围有着十分重要的意义[3]。

1 工程概况

二1煤层为矿井主采煤层，位于二迭系山西组下部，赋存稳定，结构简单，煤厚4.0～15.0 m，平均7.3 m，煤层倾角为5°～25°，平均20°。二1煤底板下50 m以内存在4层煤，如果对其进行回采，形成下位保护层，上覆二1煤层将会得到卸压，出现裂隙，煤层透气性系数将会增加，非常有利于二1煤层瓦斯的抽采和消突，对二1煤层回采区域的安全、高效生产产生积极的作用。

采区主要岩层及物理力学参数如表1所示。

表1 岩体物理力学参数

序号 岩性 厚度/m体积力(MN/m3)抗拉强度σb/MPa弹性模量/MPa 13 中粒砂岩 4.6 0.023 25000 7 12 砂质泥岩 7.3 0.026 11000 2 11 中粒砂岩 3 0.023 25000 7 10 石灰岩 0.7 0.024 22000 5 9 煤线 0.2 0.015 2000 0.2 8 砂质泥岩 1.5 0.026 11000 2 7 中粒砂岩 2 0.023 25000 7 6 砂……