[发明专利]一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法

说明书

一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法，尤其适用于深部煤层群首采层采场煤岩体内外瓦斯运移通道的逐级构建。首先依靠首采层开采的采动作用在采场初步形成瓦斯运移通道；然后通过深部留巷构筑、维稳方法和人工导向预裂钻孔方法在煤岩体外部空间和内部分别主动构建形成优势瓦斯运移通道；最后在采动应力的作用下，进一步形成相互连通的采场优势瓦斯运移通道系统。本发明把采动应力作用与人工主动方法向结合，实现了深部煤层群首采层“区域‑局部‑区域”的采场瓦斯运移通道的阶梯式构建，解决了深部煤层采场瓦斯运移通道形成困难，瓦斯难以高效流动富集的难题，有利于瓦斯的集中导流治理，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法，尤其适用于深部煤层群首采层采场煤岩体内外瓦斯运移通道的逐级构建。

背景技术

我国煤炭开采已逐步进入深井开采时代，深部煤层群首采层开采后，层内的采动瓦斯和邻近煤层的卸压瓦斯大量涌入回采空间，瓦斯问题日益严峻。传统的U型通风方式适用性降低，难形成优势风流系统，同时随着采深的加大，深部煤层地应力升高，巷道变形严重，深部留巷构筑困难，在煤岩体外部空间难以形成优势瓦斯流动通道，带来煤岩体外部空间瓦斯排采效率低下，局部区域的瓦斯积聚问题；同时深部煤层赋存条件复杂，在坚硬顶板条件下和深部应力环境中，靠天然的采动作用难以在煤岩体内部形成顶板竖向裂隙通道，瓦斯难以沿顶板竖向裂隙通道向上运移形成富集，煤岩体内部瓦斯运移不畅，造成采空区积聚大量瓦斯，造成瓦斯超限。因此，如何在深井高应力和复杂赋存条件下，实现煤岩体外部和内部优势瓦斯运移通道的构建成为深部煤层群首采层瓦斯高效治理亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种科学有效、能有效解决深部煤层群首采层存在的瓦斯大、流动差、难导流问题的煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法，在煤层采场内外空间分别构建形成优势瓦斯运移通道，形成相互连通的采场优势瓦斯运移通道系统，实现采场瓦斯的优势运移和高效富集，从而为采场瓦斯的综合导流治理打下基础。

为实现上述目的，本发明的煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法，其特征在于包括以下步骤：

a. 对首采层进行常规开采，工作面、辅助进风巷、主进风巷在采场煤岩体外部形成瓦斯运移通道，同时，在采动应力作用和采动卸压效应影响下，煤层中采动裂隙不断发展，在首采层中形成层内采动裂隙，并在顶板岩层和底板岩层内分别形成顶板竖向裂隙和底板穿层裂隙；

b. 工作面随着开采向前推进后，在首采层内快速构筑留巷墙体，在工作面后方快速形成留巷优势瓦斯运移通道，即在采场煤岩体外部空间形成瓦斯高效引流通道，优化了风的流动方向，煤岩体外部空间的瓦斯随风流沿引流通道流动，有效实现了煤岩体外部空间瓦斯的引流排采，避免了煤岩体外部空间局部区域的瓦斯积聚；

c. 根据采动应力的变化分布特征，确定留巷优势瓦斯运移通道重点强化支护维稳区的范围，对处在采动应力影响区的辅助进风巷和留巷优势瓦斯运移通道进行分区强化支护维稳；

d. 在首采层开采过程中，针对顶板变化条件，当出现坚硬顶板条件时，在辅助进风巷和主进风巷内超前工作面向坚硬顶板内施工人工导向预裂钻孔，产生的人工导向裂隙随着采动应力的变化，在采场煤岩层内部诱导形成了顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道，并促进形成了上覆岩层岩石裂隙区，层内的采动裂隙区和采空区松散岩石裂隙区与上覆岩层岩石裂隙区通过顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道相互连通，从而避免采空区瓦斯的积聚，促进采场瓦斯的流动富集；

e.在逐步完成采场煤岩体内部顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道和外部留巷优势瓦斯运移通道的构建后，继续工作面的推进，首采层层内采动裂隙区内的瓦斯大量解吸扩散，涌入工作面、辅助进风巷、主进风巷，进一步沿引流通道涌入留巷优势瓦斯运移通道和采空区，工作面、辅助进风巷、主进风巷煤岩体外部空间和层内采动裂隙区内的部分瓦斯沿顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道向上运移，在上覆岩层岩石裂隙区内形成富集；