针对下裕口煤矿开采2#煤层保护下伏严重突出3#煤层的技术问题,以21326工作面作为试验工作面,测试了保护层开采前后被保护3#煤层透气性系数、钻孔瓦斯自然涌出衰减系数等瓦斯参数,测定了保护范围内外瓦斯含量,验证了划定的保护范围合理性,对被保护层工作面区域防突措施进行了效果检验。研究得到:下峪口煤矿上保护层2#煤层开采最大有效保护垂距、被保护3#煤层倾斜上下方、走向方向卸压角、保护范围内的残余瓦斯含量,上保护层开采结合卸压瓦斯抽采的区域防突措施有效。

为了研究近距离上保护层开采对被保护层的卸压保护效果,对被保护层的残存瓦斯参数、煤层透气性系数等指标进行测定。结果表明,保护层开采后被保护层的残存瓦斯压力和瓦斯含量都远低于原始数值,工作面突出危险性指标都小于临界值。

通过对保护层开采的数值模拟研究,较全面地获得了采场围岩的位移和应力变化及分布规律,认识了保护层开采围岩变化对卸压增透、卸压增流的作用。从应力、变形、位移等方面对极薄下保护层上覆煤岩层的变化规律进行了分析,说明极薄近距离下伏煤层的开采可对上覆二1煤层形成保护效果,对上覆被保护煤层具有卸压增流和卸压增透作用。

通过相似材料试验及现场工程测试等手段,对极薄近距离下保护层钻采上覆被保护层垂直应力、膨胀变形、渗透率演化规律进行了研究,得出了钻采极薄下保护层上覆被保护层的垂直应力、膨胀变形及渗透率变化规律等。研究结果表明,钻采极薄近距离下保护层二1煤垂直应力降低60%以上,相对膨胀变形率12‰,相似材料体渗透率增大15倍。钻采一9煤对上覆二1煤能形成保护效果,引起了二1煤卸压增透、卸压增流效应,降低了二1瓦斯抽采难度,消除了二1煤的突出危险性,研究成果可推广应用于极薄保层开采。