[发明专利]一种网络化优势瓦斯运移通道构建及瓦斯导流抽采方法

摘要

一种网络化优势瓦斯运移通道构建及瓦斯导流抽采方法，尤其适用于煤层上方直覆坚硬顶板条件下顶板内部网络化裂隙通道的主动构建和瓦斯导流治理。该方法提出在超前应力变化区之前工作面两侧巷道内分别向顶板施工裂隙发生孔、裂隙导向发展孔、侧向破断孔和裂隙连通孔，在坚硬顶板内部主动构建形成人工导向裂隙，在采动应力作用下，人工导向裂隙采动裂隙相互交织贯通形成网络化优势瓦斯运移通道，同时人工导向裂隙钻孔加快顶板破断形成顶板破断离层裂隙区，瓦斯及时高效的沿网络化裂隙通道流动运移，并在顶板破断离层裂隙区内形成富集，人工导向裂隙钻孔为顶板瓦斯抽采钻空的施工方位提供了参考，使采场瓦斯的导流治理更加集中高效。

主权项

1.一种网络化优势瓦斯运移通道构建及瓦斯导流抽采方法，采用深孔预裂爆破的方法施工裂隙发生孔（4）、裂隙导向发展孔（5）、侧向破断孔（3）和裂隙连通孔（6）的人工导向裂隙钻孔，其特征在于，包括如下步骤：a.根据煤层（8）和顶板（13）赋存情况确定工作面的应力分布特征曲线（21），确定超前应力变化区的长度L；b. 在主进风巷（2）和留巷侧进风巷（1）内相对位置，分别在距离工作面（7）前方超前应力变化区的长度L位置处，沿迎向工作面（7）方向的煤层（8）上方坚硬顶板（14）内施工一个裂隙发生孔（4），对裂隙发生孔（4）进行深孔预裂爆破，使坚硬顶板（14）内部的裂隙发生孔（4）周围爆破诱导形成大量裂隙，削弱坚硬顶板（14）与坚硬顶板上覆岩层（20）的联系，诱导和加速离层裂隙（18）的产生；c. 在裂隙发生孔（4）施工位置处，沿迎向工作面（7）方向的煤层（8）上方坚硬顶板（14）内施工一个裂隙导向发展孔（5），对裂隙导向发展孔（5）进行深孔预裂爆破后，在裂隙导向发展孔（5）周围形成大量裂隙，与裂隙发生孔（4）形成的裂隙相互连通，导向裂隙的演化和发展；d. 在裂隙发生孔（4）施工位置处，沿迎向工作面（7）方向的煤层（8）上方坚硬顶板（14）内施工一个侧向破断孔（3），弱化坚硬顶板（14）的侧向区域，控制坚硬顶板（14）的侧向破断位置；e. 在裂隙发生孔（4）施工位置处，沿背向工作面（7）方向的煤层（8）上方坚硬顶板（14）内施工一个裂隙连通孔（6），对裂隙连通孔（6）进行深孔预裂爆破，使裂隙连通孔（6）与裂隙发生孔（4）、裂隙导向发展孔（5）、侧向破断孔（3）形成的裂隙相互连通，最终在坚硬顶板（14）内部超前应力变化区的长度L位置处形成了具有特定方向和形态特点的一组人工导向裂隙（15）；f.按常规对工作面（7）进行回采，在回采过程中，采动应力升高达到应力峰值点，采动应力诱导煤层（8）和坚硬顶板（14）产生裂隙，煤层（8）内部瓦斯（16）开始发生解吸扩散，坚硬顶板（14）内部已形成的一组人工导向裂隙（15）周围产生大量新生裂隙，并和采动形成的裂隙相互连通发展；g.工作面每向前推进1/2超前应力变化区的长度L时，重复步骤b‑e，施工一组人工导向裂隙孔；h.随着工作面的推进，采动应力从应力峰值点开始下降，围压的降低使得坚硬顶板（14）内裂隙大量发育，裂隙连通孔（6）开始发挥组间裂隙连通作用，相邻的人工导向裂隙（15）开始相互耦合连通起来，在坚硬顶板（14）内部形成网络化优势瓦斯运移通道（17），同时坚硬顶板（14）内部裂隙发育导致其刚度和承载性降低，坚硬顶板（14）开始发生下沉，离层裂隙（18）开始形成，煤层（8）内解吸的瓦斯（16）开始沿网络化优势瓦斯运移通道（17）向上运移流动，向离层裂隙（18）内汇聚；i.随着工作面（7）的继续推进，在工作面（7）的后方，坚硬顶板（14）内部裂隙进一步发展，网络化优势瓦斯运移通道（17）逐级发育成熟，同时顶板离层裂隙（18）进一步发展，瓦斯（16）逐渐沿网络化优势瓦斯运移通道（17）向顶板离层裂隙（18）内富集；坚硬顶板（14）内部网络化优势瓦斯运移通道（17）的形成使得坚硬顶板（14）的整体强度和刚度发生下降，坚硬顶板（14）冒落破断时间和距离缩短，在工作面（7）后方发生破断，在采空区（9）上部形成破断离层裂隙区（19），采空区（9）瓦斯（16）向上运移在破断离层裂隙区（19）内形成富集；j.根据已施工的裂隙发生孔（4）和裂隙导向发展孔（5）的方位和顶板（13）的赋存特征，确定采空区（9）上部顶板破断离层裂隙区（19）的位置和留巷（10）内瓦斯导流抽采钻孔（11）的方位；k.在工作面（7）后方的留巷（10）内向采空区（9）上部破断离层裂隙区（19）施工瓦斯导流抽采钻孔（11），对破断离层裂隙区（19）内的瓦斯（16）进行集中导流抽采。