CN106837408B - 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 - Google Patents
一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106837408B CN106837408B CN201710165699.0A CN201710165699A CN106837408B CN 106837408 B CN106837408 B CN 106837408B CN 201710165699 A CN201710165699 A CN 201710165699A CN 106837408 B CN106837408 B CN 106837408B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- rock
- advantage
- gas migration
- migration channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005012 migration Effects 0.000 title claims abstract description 113
- 238000013508 migration Methods 0.000 title claims abstract description 113
- 230000008901 benefit Effects 0.000 title claims abstract description 101
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 89
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 230000037361 pathway Effects 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 claims 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 241001364889 Helius Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F1/00—Ventilation of mines or tunnels; Distribution of ventilating currents
- E21F1/18—Gravity flow ventilation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/006—Production of coal-bed methane
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
Abstract
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。
Description
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；
在工作面的推进过程中，受首采层采动影响，底板穿层裂隙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，下覆煤层的卸压瓦斯沿底板穿层裂隙优势瓦斯运移通道上浮运移，涌入首采层工作面、辅助进风巷、主进风巷、留巷优势瓦斯运移通道和采空区，瓦斯在采空区松散裂隙区内富集，同时采空区瓦斯沿顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道向上运移，并在上覆岩层岩石裂隙区内形成富集；
f. 随着首采层的进一步开采，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和底板穿层裂隙优势瓦斯运移通道流动富集，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、采空区松散岩石裂隙区、上覆岩层岩石裂隙区和下覆煤岩层岩石及煤层裂隙区瓦斯富集区，为瓦斯集中导流抽采创造了良好的条件。
所述重点强化支护维稳区为从超前工作面距离a到滞后工作面距离b的这段范围，距离a和距离b的长度均不小于200m。
所述留巷墙体）采用高性能充填材料构筑，以适应深部首采层的高地应力环境特点和更好隔绝采空区，实现留巷优势瓦斯运移通道对瓦斯的稳定高效引流。
所述对处在采动应力影响区的辅助进风巷道和留巷优势瓦斯运移通道进行分区强化支护维稳的方式是：采用深锚支护、单体支柱和“U型钢+钻孔喷注浆”联合进行强化支护，保证辅助进风巷道和留巷优势瓦斯运移通道不发生大的变形，并根据采动应力的变化特征，灵活增加和减小支护的密度和强度，保持辅助进风巷道和留巷优势瓦斯运移通道的稳定性，进一步实现留巷优势瓦斯运移通道对煤岩体外部空间瓦斯的稳定高效引流。
所述的人工导向预裂钻孔的施工角度、方位、数量和组间距应根据坚硬顶板的硬度等级和厚度优化确定。
所述的人工导向预裂钻孔是通过采取爆破、水力化人工预裂措施超前在坚硬顶板内部形成人工导向裂隙。
有益效果：由于煤层开采后，瓦斯的扩散和运移是无序的，本发明通过在煤体内部构建裂隙通道和煤体外部构建留巷通道，形成优势瓦斯流动通道，便于瓦斯的沿优势方向高效流动和富集，便于排放和集中抽采。巧妙地利用了首采层采动效应，将采动作用和人工主动措施相结合，实现了深部煤层群首采层采场内外优势瓦斯流动通道的逐级构建。解决了深部煤层群地应力高、采动应力环境恶劣、煤层顶板环境复杂引起的首采层采场煤岩体外部空间瓦斯排采通道变形大、排采效率低、导流治理困难和煤岩体顶板内部裂隙通道形成困难、瓦斯流动不畅、难以实现优势运移和高效富集等难题。在采场区域通过采用作用的初步形成瓦斯流动通道系统后，在针对影响深部煤层采场瓦斯运移局部关键位置，实施人工技术方法，主动构建或诱导优势瓦斯运移通道的形成，最后在采动效应的进一步促进下，在采场区域形成相互连通的采场优势瓦斯运移通道系统。本发明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，为首采层采场瓦斯创造了优势运移、流动和富集条件，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，有利于采场瓦斯的优势运移和高效富集，同时为采场瓦斯的集中导流治理奠定了基础，具有广泛的现场应用和推广价值。
附图说明
图1是本发明的煤层采场优势瓦斯运移通道整体构建的示意图；
图2是本发明的留巷优势瓦斯运移通道构建的示意图；
图3是本发明的人工导向预裂钻孔构建顶板岩层优势瓦斯流动通道的示意图。
图中：1-首采层，2-顶板（坚硬顶板），3-顶板岩层，4-底板岩层，5-采动裂隙，6-顶板竖向裂隙，7-底板穿层裂隙，8-层内采动裂隙，9-工作面，10-顶板竖向裂隙优势瓦斯运移通道，11-底板穿层裂隙优势瓦斯运移通道，12-上覆岩层岩石裂隙区，13-下覆煤岩层岩石及煤层裂隙区，14-层内采动裂隙区，15-采空区松散岩石裂隙区，16-下覆煤层，17-辅助进风巷，18-主进风巷，19-留巷优势瓦斯运移通道，20-留巷墙体，21-重点强化支护维稳区，22-风流，23-人工导向裂隙，24-人工导向预裂钻孔，25-采空区。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
本发明的煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法，具体步骤如下：
a.如图1和图2所示，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，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，形成Y型通风系统，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，如图2所示，煤岩体外部空间瓦斯随风流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；所述留巷墙体20采用高性能充填材料以适应深部首采层1的高地应力环境特点和更好隔绝采空区，实现留巷优势瓦斯运移通道19对瓦斯的稳定高效引流。所述高性能充填材料具有高早强性、高粘结性、高强度特点，由水泥、石子、粉煤灰及特定外加剂按一定配比组成，外加剂掺量为水泥质量的0.5%~1.2%，材料早强性好，最终固结强度可达30MPa，对适应深部首采层1的高地应力环境特点具有较好的适应性，其中石子的粒径要求小于20mm以提高材料的细化程度，保证较好的密闭性。
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；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，重点强化支护维稳区21的范围根据留巷优势瓦斯运移通道的应力分布特征确定，一般超前工作面9距离为a，滞后工作面9距离为b。重点强化支护维稳区21为从超前工作面9距离a到滞后工作面9距离b的这段范围，距离a和距离b均不小于200m。所述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的方式是：采用深锚支护、单体支柱和“U型钢+钻孔喷注浆”联合进行强化支护，保证辅助进风巷道17和留巷优势瓦斯运移通道19不发生大的变形，并根据采动应力的变化特征，灵活增加和减小支护的密度和强度，保持辅助进风巷道17和留巷优势瓦斯运移通道19的稳定性，进一步实现留巷优势瓦斯运移通道19对煤岩体外部空间瓦斯的稳定高效引流。
d.在首采层1开采过程中，针对顶板2变化条件，如图3所示，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，人工导向预裂钻孔24需有一组高度超过坚硬顶板厚度，人工导向预裂钻孔24的施工角度、方位、数量和组间距应根据坚硬顶板2的硬度和厚度优化布置。人工导向预裂钻孔24是通过采取爆破、水力化人工预裂措施超前在坚硬顶板2内部形成人工导向裂隙23，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；所述坚硬顶板条件按我国颁布的《缓斜和倾斜煤层回采工作面顶板分类方案》确定，该方案首先明确了伪顶、直接顶、老顶的基本概念，按稳定性将直接顶分为四类；按来压强度将老顶分为四级；最后由两者类别的不同组合，将采场顶板分为11类，其中属于坚硬顶板的有Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、Ⅳ4。
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，如图3所示，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等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；
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内富集15，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，不断重复a-e步骤，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流动，实现高效引流，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等瓦斯富集区，为瓦斯集中导流抽采创造了良好的条件。实现了对采场瓦斯优势运移通道的科学有效的阶梯式构建，促进了采场瓦斯的优势运移和高效富集。
Claims (6)
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。
2.根据权利要求1所述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：所述重点强化支护维稳区(21)为从超前工作面（9）距离a到滞后工作面（9）距离b的这段范围，距离a和距离b的长度均不小于200m。
3.根据权利要求1所述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：所述留巷墙体（20）采用高性能充填材料构筑，以适应深部首采层（1）的高地应力环境特点和更好隔绝采空区，实现留巷优势瓦斯运移通道（19）对瓦斯的稳定高效引流。
4.根据权利要求1所述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：所述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的方式是：采用深锚支护、单体支柱和“U型钢+钻孔喷注浆”联合进行强化支护，保证辅助进风巷（17）和留巷优势瓦斯运移通道（19）不发生大的变形，并根据采动应力的变化特征，灵活增加和减小支护的密度和强度，保持辅助进风巷（17）和留巷优势瓦斯运移通道（19）的稳定性，进一步实现留巷优势瓦斯运移通道（19）对煤岩体外部空间瓦斯的稳定高效引流。
5.根据权利要求1所述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：所述的人工导向预裂钻孔（24）的施工角度、方位、数量和组间距应根据坚硬顶板的硬度等级和厚度优化确定。
6.根据权利要求1或5所述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：所述的人工导向预裂钻孔（24）是通过采取爆破、水力化人工预裂措施超前在坚硬顶板（2）内部形成人工导向裂隙（23）。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710165699.0A CN106837408B (zh) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 |
| AU2017405652A AU2017405652B2 (en) | 2017-03-20 | 2017-12-01 | Method for stepwise construction of preferential gas migration pathway at stope in coal seam |
| RU2018140559A RU2705634C1 (ru) | 2017-03-20 | 2017-12-01 | Метод поэтапного строительства приоритетного пути миграции газа в забое угольного пласта |
| US16/097,828 US10472963B2 (en) | 2017-03-20 | 2017-12-01 | Method for stepwise construction of preferential gas migration pathway at stope in coal seam |
| PCT/CN2017/114227 WO2018171254A1 (zh) | 2017-03-20 | 2017-12-01 | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710165699.0A CN106837408B (zh) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106837408A CN106837408A (zh) | 2017-06-13 |
| CN106837408B true CN106837408B (zh) | 2018-08-21 |
Family
ID=59129519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710165699.0A Active CN106837408B (zh) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10472963B2 (zh) |
| CN (1) | CN106837408B (zh) |
| AU (1) | AU2017405652B2 (zh) |
| RU (1) | RU2705634C1 (zh) |
| WO (1) | WO2018171254A1 (zh) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106837408B (zh) | 2017-03-20 | 2018-08-21 | 中国矿业大学 | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 |
| CN107083961B (zh) * | 2017-05-10 | 2019-04-26 | 中国矿业大学 | 基于压裂圈的强地压巷道应力转移方法 |
| CN109598029B (zh) * | 2018-11-13 | 2023-06-30 | 山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿 | 一种应用于高瓦斯煤巷co2高压气体致裂的设计方法 |
| CN109869152B (zh) * | 2019-04-12 | 2021-06-22 | 河南理工大学 | 煤与瓦斯突出煤层预留巷道开采方法 |
| CN112709573B (zh) * | 2019-10-24 | 2023-08-11 | 西安闪光能源科技有限公司 | 基于可控冲击波预裂的坚硬采煤工作面冲击地压防治方法 |
| CN110991081B (zh) * | 2019-12-19 | 2023-06-16 | 中国矿业大学 | 一种基于地面钻孔抽采瓦斯确定邻近层抽采瓦斯量的方法 |
| CN111042791B (zh) * | 2019-12-29 | 2021-08-27 | 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 | 低透气煤层群井上下联合煤与煤层气共采方法 |
| CN111287710B (zh) * | 2020-03-12 | 2022-01-28 | 徐州工程学院 | 一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球 |
| CN112127939B (zh) * | 2020-08-28 | 2023-12-05 | 晋城蓝焰煤业股份有限公司 | 一种采煤工作面初采期间瓦斯管控方法 |
| CN112036070B (zh) * | 2020-09-12 | 2022-04-26 | 湖南科技大学 | 一种确定沿空留巷巷旁充填滞后循环长度的方法 |
| CN112196610B (zh) * | 2020-09-23 | 2022-06-07 | 贵州大学 | 一种用于倾斜煤层瓦斯消突的水钻开采结构及其开采方法 |
| CN112267879B (zh) * | 2020-10-22 | 2022-09-27 | 山西工程技术学院 | 一种瓦斯钻孔封孔注浆压力确定方法 |
| CN112412528A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 贵州盘江精煤股份有限公司 | 一种近距离煤层群跨区段石门区域性消突方法 |
| CN112443351A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-05 | 贵州盘江精煤股份有限公司 | 一种石门跨区段揭煤精准消突方法 |
| CN113914858B (zh) * | 2021-02-07 | 2024-04-12 | 中国矿业大学 | 一种浅埋双硬特厚煤层基本顶与顶煤同步预裂设计方法 |
| CN113123720A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-16 | 中国煤炭地质总局水文地质局 | 煤层底板水害区治理注浆孔兼做瓦斯抽采孔施工工艺 |
| CN112796712B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-07-26 | 山西省煤炭地质勘查研究院 | 一种采空区与煤层压裂综合抽采方法 |
| CN113591172B (zh) * | 2021-04-13 | 2024-03-19 | 西安科技大学 | 一种立体综合瓦斯抽采可视化管理系统的设计方法 |
| CN113187486B (zh) * | 2021-06-03 | 2023-12-12 | 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) | 一种深井无煤柱沿空掘巷方法以及形成的巷道 |
| CN113266414B (zh) * | 2021-06-10 | 2023-11-28 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 基于大直径定向钻孔的煤巷掘进瓦斯治理与通风方法 |
| CN113833467A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-12-24 | 中勘资源勘探科技股份有限公司 | 一种注浆充填解决煤田采动区冲击地压的方法 |
| CN114060030A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-18 | 窑街煤电集团有限公司 | 一种综放工作面冲击地压与瓦斯治理布置措施巷的方法 |
| CN113931692A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-01-14 | 太原理工大学 | 一种用于煤矿应急救援的快速密闭墙施工方法 |
| CN114033452B (zh) * | 2021-11-25 | 2023-06-09 | 西安科技大学 | 一种采煤工作面支撑系统 |
| CN114439428B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-08-25 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 穿采空区群下组煤煤层气水平井强化抽采方法 |
| CN114575791B (zh) * | 2022-03-02 | 2024-04-16 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 高位高抽巷及下向钻孔抽采下保护层瓦斯结构及工艺 |
| CN115030719B (zh) * | 2022-04-26 | 2023-05-23 | 重庆大学 | 水力压裂厚硬岩层与煤层卸压相结合的冲击矿压防治方法 |
| CN115110920B (zh) * | 2022-06-22 | 2024-01-30 | 湖南科技大学 | 一种基于热交换的煤炭资源利用方法 |
| CN116575973B (zh) * | 2023-07-07 | 2023-11-14 | 山西凯嘉能源集团有限公司 | 围岩瓦斯突出条件下工作面回采瓦斯治理方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1476151A1 (ru) * | 1986-11-26 | 1989-04-30 | Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности | Способ управлени газовыделением при разработке сближенных пластов |
| SU1585538A1 (ru) * | 1988-06-17 | 1990-08-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Угольный Институт | Способ управлени газовыделением при отработке защитного подрабатывающего пласта |
| US4978172A (en) * | 1989-10-26 | 1990-12-18 | Resource Enterprises, Inc. | Gob methane drainage system |
| RU2100611C1 (ru) * | 1995-05-12 | 1997-12-27 | Шахта "Воркутинская" с обогатительной фабрикой Воркутинского производственного объединения по добыче угля "Воркутауголь" | Способ управления газовыделением из выработанного пространства |
| RU2118458C1 (ru) * | 1997-02-10 | 1998-08-27 | Полевщиков Геннадий Яковлевич | Способ управления газовыделением при отработке свиты угольных пластов |
| RU2159333C1 (ru) * | 2000-05-05 | 2000-11-20 | Московский государственный горный университет | Способ дегазации угольного пласта |
| CN100356036C (zh) * | 2003-03-18 | 2007-12-19 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 开采煤层顶板瓦斯抽放的方法 |
| RU2333363C1 (ru) * | 2007-04-04 | 2008-09-10 | Александр Абрамович Эннс | Способ управления газовыделением при разработке свиты высокогазоносных угольных пластов |
| CN100462523C (zh) * | 2007-06-29 | 2009-02-18 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 沿空留巷y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采的方法 |
| RU2360128C1 (ru) * | 2008-01-29 | 2009-06-27 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Способ дегазации выработанного пространства |
| CN101251028A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-08-27 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 高瓦斯煤层群开采沿空留巷y型通风卸压瓦斯抽采方法 |
| RU2382882C1 (ru) * | 2008-12-19 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ дегазации угленосной толщи |
| RU2395690C1 (ru) * | 2009-03-05 | 2010-07-27 | Владимир Александрович Зуев | Способ управления газовыделением из выработанного пространства |
| RU2510461C1 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) | Способ комплексного управления газовыделением на выемочных участках при отработке мощных и сближенных высокогазоносных пологих угольных пластов |
| CN103362540B (zh) * | 2013-08-07 | 2015-10-21 | 中国矿业大学 | 高瓦斯煤层卸压瓦斯抽采方法 |
| CN104712358A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-06-17 | 中国矿业大学 | 基于首采全岩卸压工作面沿空留巷的高瓦斯煤层群卸压共采方法 |
| CN106948859B (zh) * | 2017-03-20 | 2018-07-27 | 中国矿业大学 | 一种网络化优势瓦斯运移通道构建及瓦斯导流抽采方法 |
| CN106837408B (zh) * | 2017-03-20 | 2018-08-21 | 中国矿业大学 | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 |
-
2017
- 2017-03-20 CN CN201710165699.0A patent/CN106837408B/zh active Active
- 2017-12-01 US US16/097,828 patent/US10472963B2/en active Active
- 2017-12-01 AU AU2017405652A patent/AU2017405652B2/en active Active
- 2017-12-01 WO PCT/CN2017/114227 patent/WO2018171254A1/zh active Application Filing
- 2017-12-01 RU RU2018140559A patent/RU2705634C1/ru active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190145259A1 (en) | 2019-05-16 |
| AU2017405652A1 (en) | 2018-11-22 |
| WO2018171254A1 (zh) | 2018-09-27 |
| CN106837408A (zh) | 2017-06-13 |
| RU2705634C1 (ru) | 2019-11-11 |
| US10472963B2 (en) | 2019-11-12 |
| AU2017405652B2 (en) | 2019-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106837408B (zh) | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 | |
| CN106948859B (zh) | 一种网络化优势瓦斯运移通道构建及瓦斯导流抽采方法 | |
| CN104564072B (zh) | 近距离煤层群完全无煤柱连续卸压开采方法 | |
| CN101275469B (zh) | 松软煤岩层下向钻孔抽采卸压瓦斯施工方法 | |
| CN101749018B (zh) | 煤柱直接回收采煤法 | |
| CN103615285B (zh) | 一种利于充填接顶的采场进路布置方式及方法 | |
| CN103758559B (zh) | 沿空留巷y型通风高位回风巷钻孔抽采瓦斯方法 | |
| CN104632219B (zh) | 厚煤层大采高沿空留巷方法 | |
| CN104131831A (zh) | 一种煤层气井上下立体联合抽采方法 | |
| CN105298496B (zh) | 设置预留工作面煤柱的全采全充采煤方法 | |
| CN109667562A (zh) | 采动体瓦斯井上下联合全域抽采方法 | |
| CN104763434A (zh) | 一种无煤柱双巷掘进方法 | |
| CN108005655A (zh) | 一种高瓦斯突出煤层双巷布置无煤柱开采方法 | |
| CN203961994U (zh) | 土压平衡盾构机下穿已运营盾构隧道的暗挖隧道结构 | |
| CN103161492A (zh) | 一种基于上覆岩层裂隙壳的瓦斯抽采钻孔布置方法 | |
| CN206071611U (zh) | 深部非稳定围岩巷道新型让压反馈加强支护结构 | |
| CN106837382B (zh) | 一种地铁隧道围岩地面预注浆加固工艺 | |
| CN108775252A (zh) | 深井软岩巷道的支护结构及支护方法 | |
| CN102777185A (zh) | 一种斜井井筒施工工艺 | |
| CN102102518B (zh) | 一种水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采方法 | |
| CN102235171A (zh) | 松软破碎煤岩定向注浆加固方法 | |
| CN109812269A (zh) | 一种适用于复采工作面的无煤柱开采方法 | |
| CN109630112A (zh) | 一种切顶充填的n00采矿法 | |
| CN106089207A (zh) | 特厚煤层工作面沿空掘巷窄煤柱留设方法 | |
| CN102418528A (zh) | 使用钢混结构人工假顶的端部放矿崩落法高效开采工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |