[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

摘要

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。

主权项

1.一种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（1）进行常规开采，工作面（9）、辅助进风巷（17）、主进风巷（18）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（5）不断发展，在首采层（1）中形成层内采动裂隙（8），并在顶板岩层（3）和底板岩层（4）内分别形成顶板竖向裂隙（6）和底板穿层裂隙（7）；b. 工作面（9）随着开采向前推进后，在首采层（1）内快速构筑留巷墙体（20），在工作面（9）后方快速形成留巷优势瓦斯运移通道（19），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（22）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（19）重点强化支护维稳区（21）的范围，对处在采动应力影响区的辅助进风巷（17）和留巷优势瓦斯运移通道（19）进行分区强化支护维稳；d. 在首采层（1）开采过程中，针对顶板（2）变化条件，当出现坚硬顶板条件时，在辅助进风巷（17）和主进风巷（18）内超前工作面（9）向坚硬顶板（2）内施工人工导向预裂钻孔（24），产生的人工导向裂隙（23）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（10），并促进形成了上覆岩层岩石裂隙区（12），层内的采动裂隙区（14）和采空区松散岩石裂隙区（15）与上覆岩层岩石裂隙区（12）通过顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道（10）相互连通，从而避免采空区（25）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（9）的推进，首采层（1）层内采动裂隙区（14）内的瓦斯大量解吸扩散，涌入工作面（9）、辅助进风巷（17）、主进风巷（18），进一步沿引流通道涌入留巷优势瓦斯运移通道（19）和采空区（25），工作面（9）、辅助进风巷（17）、主进风巷（18）煤岩体外部空间和层内采动裂隙区（14）内的部分瓦斯沿顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道（10）向上运移，在上覆岩层岩石裂隙区（12）内形成富集；在工作面（9）的推进过程中，受首采层（1）采动影响，底板穿层裂隙（7）在采动卸压作用下逐渐发展形成底板穿层裂隙优势瓦斯运移通道（11），下覆煤层（16）的卸压瓦斯沿底板穿层裂隙优势瓦斯运移通道（11）上浮运移，涌入首采层工作面（9）、辅助进风巷（17）、主进风巷（18）、留巷优势瓦斯运移通道（19）和采空区（25），瓦斯在采空区松散裂隙区（15）内富集，同时采空区（25）瓦斯沿顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道（10）向上运移，并在上覆岩层岩石裂隙区（12）内形成富集；f. 随着首采层（1）的进一步开采，重复步骤a‑e，使得瓦斯在煤岩体外部空间沿所构建的留巷优势瓦斯运移通道（19）高效有序流动，同时瓦斯在煤岩层内部沿所构建的顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道（10）和底板穿层裂隙优势瓦斯运移通道（11）流动富集，在采动应力的作用下，最终形成相互连通的采场优势瓦斯运移通道系统，并逐渐形成层内采动裂隙区（14）、采空区松散岩石裂隙区（15）、上覆岩层岩石裂隙区（12）和下覆煤岩层岩石及煤层裂隙区（13）瓦斯富集区，为瓦斯集中导流抽采创造了良好的条件。