1)保護層的確定
(1)保護層的性質(zhì)
開采保護層是防治煤與瓦斯突出最簡單、最有效、最可靠的區(qū)域性防突措施。開采保護層后，保護層上下圍巖向采空區(qū)移動，采空區(qū)上方巖體冒落并形成自然冒落拱，下方巖體向采空區(qū)膨脹并形成裂隙，被保護層中彈性潛能得以釋放，巖石和被保護層的地應(yīng)力降低;同時被保護層透氣性系數(shù)大大增加，有利于抽采瓦斯，降低煤層瓦斯壓力;此外還能改變被保護層的物理力學性質(zhì)，增強煤體抗破壞能力，從而達到防止煤與瓦斯突出的目。
(2)保護層的選擇
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百九十二、一百九十三、一百九十四條之規(guī)定，對于有突出危險煤層，應(yīng)采取開采保護層或預抽煤層瓦斯等區(qū)域性防治突出措施;在突出礦井開采煤層群時，應(yīng)優(yōu)先選擇開采保護層防治突出措施;選擇保護層應(yīng)遵循下列原則：一是優(yōu)先選擇無突出危險煤層作為保護層、礦井所有煤層都有突出危險時應(yīng)選擇危險程度較小的煤層作保護層，二是應(yīng)優(yōu)先選擇上保護層、選擇下保護層時，不得破壞被保護層的開采條件。
由于在地質(zhì)勘探階段未提供各煤層突出危險程度的資料，因此，本設(shè)計根據(jù)該礦井煤層賦存條件及確定的煤層開采順序(即首先開采17煤層，再開采19煤層)，將首先開采的17煤層作為19煤層的保護層。本礦井開中厚煤層，其中17煤層平均厚度1.67m，19煤層平均厚度2.8m,,平均層間距27.32m，符合開采中距離上保護層的條件。
2)保護層作用有效范圍的圈定。
(1)保護層與被保護層之間的有效垂距
根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細則》第40條，保護層的開采厚度等于或小于0.5m、上保護層與突出煤層間距大于50m 或下保護層與突出煤層間距大于80 時，都必須對保護層的保護效果進行檢驗。檢驗應(yīng)在被保護層中掘進巷道時進行，檢驗方法按照《細則》第35 條規(guī)定的方法進行。如果各項測定指標都降到該煤層突出危險臨界值以下，則認為保護層開采有效;反之，認為無效。
17煤層與19煤層層間距在27.32m左右，保護層與被保護層之間的垂距在有效垂距范圍內(nèi)。
(2)沿走向的保護范圍
本設(shè)計根據(jù)《防治煤與瓦斯突出實施細則》第48條，在保護層工作面開采結(jié)束3個月后，且卸壓比較充分，巖層移動基本穩(wěn)定的情況下，按56o卸壓角劃定沿走向的保護范圍，如插圖5-3-2所示。
插圖5-3-2 17煤層保護層沿走向的保護范圍示意圖
(3)沿傾斜的保護范圍
本設(shè)計根據(jù)《防治煤與瓦斯突出實施細則》第48條，選取沿工作面傾斜方向上、下方的卸壓角分別為δ3=75°、δ4=75°。因此，沿傾斜方向的保護范圍，如圖5-3-3所示。
圖5-3-3 17煤層保護層沿傾斜方向保護邊界示意圖
3)開采保護層的幾個技術(shù)問題。
(1)主要巷道布置位置
主要巷道布置在19煤層底板巖層中，距19煤層底板法線距離17~27m，在施工過程中，加強巷道導向，防止誤穿煤層。
(2)井巷揭穿突出煤層地點的選擇
根據(jù)經(jīng)驗，井巷揭穿突出煤層的危險性非常大，因此選擇揭穿突出煤層的位置非常重要。首先揭煤地點應(yīng)盡量避開斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造帶，其次應(yīng)盡量選擇在受到保護的區(qū)域揭穿突出煤層，避開采掘工作面前方的應(yīng)力集中地帶。
本井田內(nèi)采區(qū)巷道揭穿煤層地點為各區(qū)段軌道石門和回風石門。揭煤地點應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造復雜和破碎地帶。
(3)在有抽放瓦斯系統(tǒng)的礦井開采保護層應(yīng)同時抽放被保護層瓦斯
為提高保護層的卸壓保護效果，設(shè)計考慮了對被保護層瓦斯的卸壓抽放措施。抽放鉆孔布置參數(shù)見本章第五節(jié)。
(4)保護層的有效保護范圍及有關(guān)參數(shù)的確定
17煤層作為19煤層的保護層進行開采后，必須及時繪制保護關(guān)系圖并按規(guī)定程序進行審批。劃定保護范圍的卸壓角必須在實際工作中考察確定，在取得實際考察數(shù)據(jù)之前，可按“防突細則”取值：走向方向卸壓角為56°，傾斜方向上、下方的卸壓角分別為δ3=75°、δ4=75°。在被保護層中進行采掘時，對保護范圍進行效果檢驗。
(5)保護層的回采工作面與被保護層的掘進工作面超前距離的確定
根據(jù)《防治煤與瓦斯突出實施細則》的規(guī)定，為了保證被保護層掘進工作面的安全，保護層回采工作面必須超前被保護層的掘進工作面，其超前距離不得小于保護層與被保護層層間垂距的兩倍，并不得小于30m。
(6)突出煤層中防止在應(yīng)力集中的影響范圍內(nèi)布置采掘工作面
在井巷距貫通點30m前，只允許其中一個掘進工作面作業(yè)，必須停止另一個掘進工作面作業(yè);雙巷掘進的，其中一個掘進工作面作業(yè)時，必須停止另一個工作面掘進;同區(qū)段內(nèi)，上層煤層回采時，下層煤層不得掘進作業(yè)。
(7)開采保護層，一般不留煤柱，留煤柱應(yīng)采取的措施
保護層中盡可能少留或不留煤柱。采掘過程中所留煤柱必須及時填圖。在煤柱影響區(qū)進行采掘前，必須首先采取消突措施，并經(jīng)效果檢驗有效消防突出危險后方可采取安全防護措施進行作業(yè)。在回撤煤柱區(qū)內(nèi)支架時，必須執(zhí)行“四位一體”的防突措施，防止垮塌誘發(fā)突出。
(8)在突出煤層或瓦斯噴出區(qū)域掘進工作面的通風方式或局部通風機選擇
巷道掘進工作面全部實行獨立通風，采用局部扇風機壓入式供風，利用礦井主扇全壓回風。達產(chǎn)時全礦共布置2個掘進工作面，每個掘進工作面配備局部通風機2臺，1臺運行、1臺備用。此外每個掘進工作面采用雙電源供電，掘進工作面使用的設(shè)備滿足“三專兩閉鎖”(專用變壓器、專用開關(guān)、專用回路，風電閉鎖、瓦斯電閉鎖)的要求，雙局扇實現(xiàn)自動切換，掘進工作面風筒具有抗靜電、阻燃性能。
(9)井巷揭穿突出煤層前通風系統(tǒng)和通風設(shè)施及采區(qū)上山布置方式選擇
在生產(chǎn)過程中，石門揭穿突出煤層前，必須首先形成全負壓通風系統(tǒng)。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細則》第95條的要求，在突出危險區(qū)石門揭煤時必須在掘進工作面的進風側(cè)設(shè)置反向風門，以控制突出時的瓦斯能沿回風道流入回風系統(tǒng)。反向風門應(yīng)設(shè)在圍巖堅固、無積水、支護完好、無拐彎的平巷內(nèi)，反向風門的數(shù)量為兩道。反向風門墻垛可用磚或混凝土砌筑，嵌入巷道周邊巖石的深度不得小于0.2m，墻垛厚度不得小于0.8m。門框和門可采用堅實的木質(zhì)結(jié)構(gòu)，門框厚度不得小于100mm，風門厚度不得小于50mm，風門的橫梢不少于三根。兩道風門之間的距離不得小于4m。每道反向風門都必須有牢固的底坎。不過車的風門，其底坎要求在反向風門關(guān)閉后能將其抵牢;過車門的底坎高度以不影響通車為限。每次放炮之前，施工隊的班長負責關(guān)閉反向風門并用料石或木料等物將反向門支撐好，使反向風門受突出壓力時底邊有較強的承壓能力。在巷道掘進施工完畢后，應(yīng)及時撤除反向風門，以完善巷道的暢通性。
本礦井采用走向長壁采煤法，采區(qū)內(nèi)設(shè)置有軌道上下山、專用回風上山。上山均布置在煤層底板巖層中，其中回風上山貫通整個采區(qū)，嚴禁一段進風、一段回風。防突工作面回風系統(tǒng)保持暢通，不設(shè)控風設(shè)施。
(10)其它應(yīng)注意的問題
本礦井作為保護層開采的17煤層其本身具有煤與瓦斯突出危險性。在保護層中進行采掘前，必須采取掘進條帶預抽、回采范圍網(wǎng)格預抽、順層鉆孔邊采邊抽的綜合抽放方法;經(jīng)預抽后，煤層瓦斯含量必須降到8.0m3/t以下或煤層瓦斯壓力降到0.74MPa以下，經(jīng)有資質(zhì)的單位進行消突效果評估達到消突效果后，方可進行采掘作業(yè)。在保護層中進行采掘時，必須采取“四位一體”的綜合防突措施。
在未開采上覆17煤層的區(qū)域內(nèi)開采19煤層時，必須采取掘進條帶預抽、回采范圍網(wǎng)格預抽、順層鉆孔邊采邊抽的綜合抽放方法;經(jīng)預抽后，煤層瓦斯含量必須降到8.0m3/t以下或煤層瓦斯壓力降到0.74MPa以下，經(jīng)有資質(zhì)的單位進行消突效果評估達到消突效果后，方可進行采掘作業(yè)。在煤層中進行采掘時，必須采取“四位一體”的綜合防突措施。
