МЕТОД ПОЭТАПНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРИОРИТЕТНОГО ПУТИ МИГРАЦИИ ГАЗА В ЗАБОЕ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 2019 года по МПК E21F1/18 E21F7/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область технического применения

Настоящее изобретение относится к методу поэтапного строительства избирательного пути миграции газа в горной выработке угольного пласта, который особенно применим к пошаговому построению путей миграции газа внутри и снаружи углепородного массива в горной выработке первого разрабатываемого пласта глубоких угольных пластов.

Уровень техники

Добыча угля в Китае постепенно вступила в эпоху добычи при помощи глубоких скважин. После того, как ведется разработка первого разрабатываемого пласта глубоких угольных пластов, большое количество рудничного газа в пласте и газа со сниженным давлением в соседних угольных пластах вливаются в пространство перемычки и проблема газа становится все более серьезной. Обычный способ вентиляции U-типа становится менее применимым, а также трудно сформировать предпочтительную систему воздушного потока. Кроме того, по мере увеличения глубины добычи растет геопатогенный стресс в глубоких угольных пластах, сильно деформируются выработки, а строительство затруднено во время разработки ограниченной выработки со стороны породы в глубоком пласте. Трудно сформировать избирательные пути прохождения газа в пространстве, находящемся внутри по отношению к углепородному массиву. В результате эффективность вывода и добычи газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, является низкой м газ накапливается в локальных зонах. Между тем глубокие угольные пласты имеют комплексные условия залегания. При условиях устойчивой кровли и среды глубокого стресса трудно использовать естественное влияние горной выработки для формирования путей вертикальных трещин в кровле угольного массива. Газ с трудом может мигрировать вверх по путям вертикальных трещин кровли для концентрации. Газ не может беспрепятственно мигрировать внутри углепородного массива. Следовательно, большой объем газа скапливается в выработанных пространствах, что приводит к избытку газа. Поэтому, как реализовать построение избирательных путей миграции газа снаружи и внутри углепородного массива в условиях высокого напряжения и комплексных условиях залегания в глубоких скважинах, становится проблемой, которая срочно должна быть решена при эффективном контроле газа в первом разрабатываемом пласте глубоких угольных пластов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить метод поэтапного строительства избирательного пути миграции газа в горной выработке угольного пласта, который является научным и эффективным и может эффективно решать такие проблемы, как чрезмерный выброс газа, низкий показатель прохождения газа и низкая эффективность извлечения газа, которые наблюдаются в первом разрабатываемом пласте глубоких угольных пластов. Избирательные пути миграции газа, соответственно сконструированы и сформированы во внутреннем пространстве и внешнем пространстве горной выработки угольного пласта для формирования системы избирательных путей миграции газа, связанных друг с другом в горной выработке, тем самым реализуя предпочтительную миграцию и эффективную концентрацию газа, чтобы обеспечить основу для комплексного отвода и контроля газа в горной выработке.

Для достижения вышеуказанной цели, метод поэтапного строительства избирательного пути миграции газа в горной выработке угольного пласта настоящего изобретения включает в себя следующие этапы:

a. выполнение обычной добычи первого разрабатываемого пласта, где рабочая поверхность, вспомогательный вентиляционный штрек и основной вентиляционный штрек образуют путь миграции газа за пределами углепородного массива в горной выработке, в то же время, из-за напряжения, вызванного ведением горных работ, и влияния снижения давления, вызванного ведением горных работ, трещины разработки в угольном пласте, вызванные ведением горных работ, и трещины внутри пласта, вызванные ведением горных работ, формируются в первом разрабатываемом пласте, а также в кровле пласта и подошве пласта соответственно формируются вертикальные трещины кровли и проникающие трещины подошвы;

b. после того, как рабочая поверхность продвигается по мере выполнения разработки месторождения, быстро воздвигается стена ограниченной выработки, в первом разрабатываемом пласте и быстро формируется избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке за рабочей поверхностью, то есть формируется эффективный направляющий путь для газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву в горной выработке, таким образом что оптимизируется направление течения воздуха, газ в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву в горной выработке, проходит с воздушным потоком по направляющему пути, газ в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, эффективно направляется и выводится, а также избегается скопление газа в локальных зонах пространства, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву;

c. определение диапазона критической усиленной крепи и стабилизирующей зоны избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке в соответствии с характеристиками изменения и распределения напряжения, вызванного ведением горных работ, а также выполнение секционной усиленной крепи и укрепления зоны вспомогательного вентиляционного штрека и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке при влиянии напряжения, вызванного ведением горных работ;

d. во время добычи первого разрабатываемого пласта, для изменения состояния кровли, когда обнаруживается состояние устойчивой кровли, построение скважин предварительного разрушения, направляемых ручным способом вовнутрь устойчивой кровли перед рабочей поверхностью в вентиляционном штреке и вспомогательном вентиляционном штреке, где образованные трещины при ручном управлении вызывают формирование избирательного пути миграции газа в вертикальной трещине кровли углепородного пласта в горной выработке, поскольку напряжение, вызванное горными работами, изменяет и способствуют формированию зоны трещин породы вышележащего пласта, а также зона трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ и зона трещин выработанного пространства отслаивающейся породы связаны с зоной трещин породы вышележащего пласта через избирательный путь миграции газа в вертикальной трещине кровли, чтобы избежать скопления газа в выработанном пространстве и способствовать прохождению и концентрации газа горной выработки;

e. после того, как путь миграции газа в вертикальной трещине кровли, находящийся внутри по отношению к углепородному массиву, и избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке, находящийся снаружи по отношению к углепородному массиву, постепенно строились в горной выработке, продолжаются с продвижением рабочей поверхности, где большое количество газа в зоне трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, в первом разрабатываемом пласте, десорбируется, рассеивается и проходит в рабочую поверхность, вспомогательный вентиляционный штрек и основной вентиляционный штрек, а также дополнительные потоки в избирательном пути миграции газа в ограниченной выработке и выработанное пространство вдоль направляющего пути, а также часть газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву рабочей поверхности, вспомогательном вентиляционном штреке и основном вентиляционном штреке, а также зоне трещин вгутри пласта, вызванных ведением горных работ, мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли и концентрируется в зоне трещин породы вышележащего пласта;

по мере продвижения рабочей поверхности в связи с проведением добычи в первом разрабатываемом пласте, проникающие трещины подошвы постепенно развиваются вовнутрь избирательного пути миграции газа в проникающей трещине подошвы, под влиянием снижения давления, вызванного ведением горных работ, газ сниженного давления в подстилающем угольном пласте мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в проникающей трещине подошвы и проходит в рабочую поверхность, вспомогательный вентиляционный штрек, основной вентиляционный штрек, избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке и выработанное пространство в первом разрабатываемом пласте, газ концентрируется в зоне трещин выработанного пространства отслаивающейся породы, и в то же время газ в выработанном пространстве мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли и концентрируется в зоне трещин породы вышележащего пласта; а также

f. с дальнейшей добычей в первом разрабатываемом пласте, повторяя этапы от а до е, чтобы обеспечить эффективное и упорядоченное прохождение газа по построенному избирательному пути миграции газа в ограниченной выработке в пространстве, находящемуся снаружи по отношению к углепородному массиву, где в тоже время газ проходит и концентрируется по построенному избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли, а также избирательному пути миграции газа в проникающей трещине подошвы углепородного пласта, под воздействием напряжения, вызванного ведением горных работ, дополнительно формируется система избирательных путей миграции газа, связанных друг с другом в горной выработке, а также зоны концентрации газа в в зоне трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, зоне трещин выработанного пространства отслаивающейся породы, зоне трещин породы вышележащего пласта и зоне трещин подстилающего пласта породы и угольного пласта постепенно формируются, чтобы создать желаемые условия для централизованного отвода и добычи газа.

Критическая усиленная крепь и стабилизирующая зона находятся в диапазоне от расстояния а перед рабочей поверхностью до расстояния b за рабочей поверхностью и оба расстояния а и b составляют не менее 200 м.

Стена ограниченной выработки воздвигается из высокоэффективного закладочного материала, чтобы адаптироваться к высокой экологической особенности геопатогенного стресса, характерной для глубокого первого разрабатываемого пласта, а также обеспечить лучшую изоляцию выработанного пространства, тем самым получая стабильное и эффективное управление газом с помощью избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке.

Порядок проведения работ по секционной усиленной крепи и стабилизирующей зоны вспомогательного вентиляционного штрека и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке при влиянии напряжения, вызванного ведением горных работ заключается в: объединении глубокоанкерного крепления, индивидуальной крепи и «U-образного стального элемента + струйной технологии конструирования скважин" для выполнения усиленной крепи, чтобы обеспечить отсутствие большой деформации во вспомогательной вентиляционном штреке и избирательном пути миграции газа в ограниченной выработке, а также адаптивное увеличение и уменьшение плотности и прочность крепления в соответствии с вариационной характеристикой напряжения, вызванного ведением горных работ, для поддержания стабильности вспомогательного вентиляционного штрека и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке, тем самым обеспечивая дальнейшее осуществление стабильного и эффективного направления газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, с помощью избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке.

Углы постройки, их ориентации, количество и групповой интервал скважин предварительного разрушения, направляемых ручным способом, должны быть оптимизированы и определены в соответствии с твердостью и толщиной устойчивой кровли.

Скважины предварительного разрушения, направляемые ручным способом, и трещины, направляемые ручным способом, формируются заранее в устойчивой кровле при помощи техники искусственного предварительного разрушения, осуществляющей подрыв и гидравлический разрыв

Положительный эффект: После разработки угольного пласта, газ хаотично рассеивается и мигрирует. Поэтому в настоящем изобретении путь трещин сконструирован внутри угольного массива, а ограниченный путь сконструирован за пределами угольного массива для формирования избирательного пути потока газа, чтобы способствовать эффективному прохождению и концентрации газа в предпочтительном направлении для облегчения вывода и централизованной добычи. Влияние, вызванное ведением горных работ, в первом разрабатываемом пласте, продумано используется для объединения воздействия горных работ и активного ручного измерения, чтобы реализовать пошаговое построение избирательных путей прохождения газа внутри и снаружи горной выработки в первом разрабатываемом пласте глубоких угольных пластов. Таким образом, решаются такие проблемы, как большие деформации в путях вывода и добычи газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву в первом разрабатываемом пласте, низкая эффективность вывода и добычи, трудности в отводе и контроле, трудности формирования пути трещины в кровли углепородного массива, затрудненное прохождение газа и трудности в достижении избирательной миграции и эффективной концентрации. Эти проблемы вызваны высоким геопатогенным стрессом в глубоких угольных пластах, суровой средой напряжения, вызванного ведением горных работ, и средой сложной кровли в угольном пласте. После того, как система путей прохождения газа предварительно сформирована с использованием воздействия разработки в зоне горной выработки, ручной и технический методы реализуются на критических локальных местоположениях, что влияет на миграцию газа в горной выработке глубокого угольного пласта, чтобы активно конструировать или вызывать образование избирательного пути миграции газа. В конечном счете, система избирательных путей миграции газа, соединенных друг с другом в горной выработке, формируется в зоне горной выработки, с дальнейшим внедрением воздействия, вызванного ведением горных работ. Настоящее изобретение реализует поэтапное построение путей миграции газа «зона-место-зона» в горной выработке первого разрабатываемого пласта глубоких угольных пластов и создает условия предпочтительной миграции, прохождения и концентрации газа горной выработки в первом разрабатываемом пласте, тем самым решая проблему сложности формирования пути миграции газа горной выработки глубокого угольного пласта и сложности эффективного течения и концентрация газа. Поэтому облегчается предпочтительная миграция и эффективная концентрация газа в горной выработке и в то же время обеспечивается основа централизованного отвода и контроля газа в горной выработке. Настоящее изобретение имеет высокую ценность применения и внедрения на месте работ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение общей конструкции избирательного пути миграции газа в забое угольного пласта в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение конструкции избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке в соответствии с настоящим изобретением; а также

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение конструкции избирательного пути прохождения газа в перекрывающих породах с использованием предварительного разрыва пласта скважинами предварительного разрушения, направляемыми ручным способом, в соответствии с настоящим изобретением.

На чертежах: 1 - первый разрабатываемый пласт, 2 - кровля (устойчивая кровля), 3 - кровля пласта, 4 - подошва пласта, 5 - трещина, вызванная горными работами, 6 - вертикальная трещина кровли, 7 - проникающая трещина подошвы, 8 - трещина внутри пласта, вызванная горными работами, 9 - рабочая поверхность, 10 - избирательный путь миграции газа в вертикальной трещине кровли, 11 - избирательный путь миграции газа в проникающей трещине подошвы, 12 - зона трещин вышележащего пласта породы, 13 - зона трещин подстилающего пласта породы и угольного пласта, 14 - зона трещин внутри пласта, вызванных горными работами, 15 - зона трещин выработанного пространства отслаивающейся породы, 16 - подстилающий угольный пласт, 17 - вентиляционный штрек, 18 - вспомогательный вентиляционный штрек, 19 - избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке, 20 - стена ограниченной выработки, 21 - критическая усиленная крепь и стабилизирующая зона, 22 - воздушный поток, 23 - трещина, направляемая ручным способом, 24 - скважина предварительного разрушения, направляемая ручным способом и 25 - выработанное пространство.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение более подробно описано ниже со ссылкой на варианты его осуществления и сопроводительные чертежи:

Конкретные этапы применения метода поэтапного строительства избирательного пути миграции газа в забое угольного пласта в рамках настоящего изобретения заключаются в следующем:

а. как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, выполнение обычной добычи первого разрабатываемого пласта 1, где рабочая поверхность 9, вспомогательный вентиляционный штрек 17 и основной вентиляционный штрек 18 образуют путь миграции газа за пределами углепородного массива в горной выработке, в то же время, из-за напряжения, вызванного ведением горных работ, и влияния снижения давления, вызванного ведением горных работ, трещины разработки в угольном пласте, вызванные ведением горных работ, 5 и трещины внутри пласта, вызванные ведением горных работ, 8 формируются в первом разрабатываемом пласте 1, а также в кровле пласта 3 и подошве пласта 4 соответственно формируются вертикальные трещины кровли 6 и проникающие трещины подошвы 7;

b. после того, как рабочая поверхность 9 продвигается по мере выполнения разработки месторождения, быстро воздвигается стена ограниченной выработки 20, в первом разрабатываемом пласте 1 и формируется система вентиляции Y-типа, а также быстро формируется избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке 19 за рабочей поверхностью 9, то есть формируется эффективный направляющий путь для газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву в горной выработке, таким образом что оптимизируется направление течения воздуха, как показано на Фиг. 2, газ в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву в горной выработке, проходит с воздушным потоком 22 по направляющему пути, газ в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, эффективно направляется и выводится, а также избегается скопление газа в локальных зонах пространства, находящегося снаружи по отношению по отношению внешнего к углепородному массиву; стена ограниченной выработки 20 создана из высокоэффективного закладочного материала, чтобы адаптироваться к высокой экологической особенности геопатогенного стресса, характерной для глубокого первого разрабатываемого пласта 1, а также обеспечить лучшую изоляцию выработанного пространства, тем самым получая стабильное и эффективное управление газом с помощью избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке 19; высокоэффективный закладочный материал имеет характеристики высокой ранней прочности, высокой связующей способности и высокой прочности и образован из цемента, гальки, зольной пыли и специальной добавки в определенных пропорциях; количество смеси добавки составляет от 0,5% до 1,2% от веса цемента и материал имеет высокую раннюю прочность; сила последующей консолидации может достигать 30 МПа, тем самым достигая относительно высокой адаптируемости к глубине высокой экологической особенности геопатогенного стресса первого разрабатываемого пласта 1; а также размеры частиц гальки должны быть меньше 20 мм для улучшения зернистости материала, что обеспечивает относительно высокую плотность;

c. определение диапазона критической усиленной крепи и стабилизирующей зоны 21 избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке 19 в соответствии с характеристиками изменения и распределения напряжения, вызванного ведением горных работ, а также выполнение секционной усиленной крепи и укрепления зоны вспомогательного вентиляционного штрека 17 и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке 19 при влиянии напряжения, вызванного ведением горных работ, где диапазон критической усиленной крепи и стабилизирующей зоны 2 Избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке 19 определяется в соответствии с характеристиками изменения и распределения напряжения, вызванного ведением горных работ, диапазон критической усиленной крепи и стабилизирующей зоны 21 определяется в соответствии с характеристикой распределения напряжения избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке, как правило, расстояние перед рабочей поверхностью 9, обозначенное а, и расстояние позади рабочей поверхности 9, обозначенное b; критическая усиленная крепь и стабилизирующая зона 21 в диапазоне от расстояния а перед рабочей поверхностью 9 до расстояния b за рабочей поверхностью; оба расстояния а и b составляют не менее 200 м; порядок проведения работ по секционной усиленной крепи и стабилизирующей зоны вспомогательного вентиляционного штрека 17 и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке 19 при влиянии напряжения, вызванного ведением горных работ заключается в: объединении глубокоанкерного крепления, индивидуальной крепи и «U-образного стального элемента + струйной технологии конструирования скважин" для выполнения усиленной крепи, чтобы обеспечить отсутствие большой деформации во вспомогательной вентиляционном штреке 17 и избирательном пути миграции газа в ограниченной выработке 19, а также адаптивное увеличение и уменьшение плотности и прочность крепления в соответствии с вариационной характеристикой напряжения, вызванного ведением горных работ, для поддержания стабильности вспомогательного вентиляционного штрека 17 и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке 19, тем самым обеспечивая дальнейшее осуществление стабильного и эффективного направления газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, с помощью избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке 19.

d. во время добычи первого разрабатываемого пласта 1, для изменения состояния кровли 2, как показано на Фиг. 3, когда обнаруживается состояние устойчивой кровли, построение скважин предварительного разрушения, направляемых ручным способом, 24 вовнутрь устойчивой кровли 2 перед рабочей поверхностью 9 в вентиляционном штреке 17 и вспомогательном вентиляционном штреке 18, где высота группы скважин предварительного разрушения, направляемых ручным способом, 24 должна превышать толщину устойчивой кровли, а углы конструкции, ориентации, количество и групповой интервал скважин предварительного разрушения, направляемых ручным способом, 24 должны быть оптимально определены в соответствии с твердостью и толщиной устойчивой кровли 2; скважины предварительного разрушения, направляемые ручным способом, 24 и трещины, направляемые ручным способом, 23 формируются заранее в устойчивой кровле при помощи техники искусственного предварительного разрушения, осущестляющей подрыв и гидравлический разрыв; образованные трещины, направляемые ручным способом, 23 вызывают формирование избирательного пути миграции газа в вертикальной трещине кровли 10 в углепородном массиве горнойвыработки, поскольку напряжение, вызванное горными работами, изменяет и способствуют формированию зоны трещин породы вышележащего пласта 12, а также зона трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, 14 и зона трещин выработанного пространства отслаивающейся породы 15 связаны с зоной трещин породы выше лежащего пласта 12 через избирательный путь миграции газа в вертикальной трещине кровли 10, чтобы избежать скопления газа в выработанном пространстве 25 и способствовать прохождению и концентрации газа горной выработки; состояние устойчивой кровли определяется в соответствии со Схемой классификации кровли для выемки рабочих поверхностей в наклонном падении и наклонных угольных пластов, реализуемых в Китае; основные концепции ложной кровли, непосредственной кровли и основной кровли сначала уточняются в схеме; непосредственные кровли классифицируются по четырем типам в соответствии с устойчивостью; основные кровли подразделяются на четыре типа в соответствии с весовой прочностью; в конечном счете, две категории объединены соответственно, а кровли горной выработки классифицируются на 11 типов; а устойчивые кровли - на III1, III2, III3, III4, IV4;

е. после того, как путь миграции газа в вертикальной трещине кровли, находящийся внутри по отношению к углепородному массиву, и избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке, находящийся снаружи по отношению к углепородному массиву, постепенно строились в горной выработке, как показано на Фиг. 3, продолжаются с продвижением рабочей поверхности 9, где большое количество газа в зоне трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, 14 в первом разрабатываемом пласте 1, десорбируется, рассеивается и проходит в рабочую поверхность 9, вспомогательный вентиляционный штрек 17 и основной вентиляционный штрек 18, а также дополнительные потоки в избирательном пути миграции газа в ограниченной выработке 19 и выработанное пространство 25 вдоль направляющего пути, а также часть газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву рабочей поверхности 9, вспомогательном вентиляционном штреке 17 и основном вентиляционном штреке 18, а также зоне трещин вгутри пласта, вызванных ведением горных работ, 14 мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли 10 и концентрируется в зоне трещин породы вышележащего пласта 12;

по мере продвижения рабочей поверхности 9 в связи с проведением добычи в первом разрабатываемом пласте 1, проникающие трещины подошвы 7 постепенно развиваются вовнутрь избирательного пути миграции газа в проникающей трещине подошвы 11, под влиянием снижения давления, вызванного ведением горных работ, газ сниженного давления в подстилающем угольном пласте 16 мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в проникающей трещине подошвы 11 и проходит в рабочую поверхность 9, вспомогательный вентиляционный штрек 17, основной вентиляционный штрек 18, избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке 19 и выработанное пространство 25 в первом разрабатываемом пласте, газ концентрируется в зоне трещин выработанного пространства отслаивающейся породы 15, и в то же время газ в выработанном пространстве 25 мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли 10 и концентрируется в зоне трещин породы вышележащего пласта 12; а также

f. с дальнейшей добычей в первом разрабатываемом пласте 1, повторяя этапы от а до е, чтобы обеспечить эффективное и упорядоченное прохождение газа по построенному избирательному пути миграции газа в ограниченной выработке 19 в пространстве, находящемуся снаружи по отношению к углепородному массиву, где в тоже время газ проходит и концентрируется по построенному избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли 10, а также избирательному пути миграции газа в проникающей трещине подошвы 11 углепородного пласта, под воздействием напряжения, вызванного ведением горных работ, дополнительно формируется система избирательных путей миграции газа, связанных друг с другом в горной выработке, а также зоны концентрации газа в зоне трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, 14 зоне трещин выработанного пространства отслаивающейся породы 15, зоне трещин породы вышележащего пласта 12 и зоне трещин подстилающего пласта породы и угольного пласта 13 постепенно формируются, чтобы создать желаемые условия для централизованного отвода и добычи газа.

Метод поэтапного строительства приоритетного пути миграции газа в горной выработке угольного пласта применяется особенно при пошаговом построении путей миграции газа внутри и снаружи углепородного массива в горной выработке первого разрабатываемого пласта глубоких угольных пластов. Во-первых, путь миграции газа предварительно формируется в горной выработке в зависимости от степени воздействия горных работ добычи в первом разрабатываемом пласте, строительного и стабилизирующего метода со стороны породы ограниченной выработки в глубоких пластах, а затем использования метода скважин предварительного разрушения, направляемых ручным способом для выполнения активного строительства соответственно во внешнем пространстве и за пределами углепородного массива для формирования приоритетных путей миграции газа. В конечном счете, под воздействием напряжения, вызванного ведением горных работ, дополнительно формируется система приоритетных путей миграции газа, связанных друг с другом в горной выработке. В настоящем изобретении напряжение, вызванное проведением горных работ, и активный ручной метод объединяются для реализации поэтапного строительства путей миграции газа «зона-место-зона» в горной выработке первого разрабатываемого пласта глубоких угольных пластов, тем самым устраняя проблему сложности формирования пути миграции газа в горной выработке глубокого угольного пласта и сложности эффективного прохождения и концентрации газа. Облегчается централизованное отведение и контроль газа. Настоящее изобретение имеет высокую ценность применения. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Метод поэтапного строительства избирательного пути миграции газа в забое угольного пласта, отличающийся тем, что включает следующие этапы:

a. выполняют обычную добычу первого разрабатываемого пласта (1), где рабочая поверхность (9), вспомогательный вентиляционный штрек (17) и основной вентиляционный штрек (18) образуют путь миграции газа за пределами углепородного массива в горной выработке, в то же время, из-за напряжения, вызванного ведением горных работ, и влияния снижения давления, вызванного ведением горных работ, трещины разработки в угольном пласте, вызванные ведением горных работ, (5) и трещины внутри пласта, вызванные ведением горных работ, (8) формируются в первом разрабатываемом пласте (1), а также в кровле пласта (3) и подошве пласта (4) соответственно формируются вертикальные трещины кровли (6) и проникающие трещины подошвы (7);

b. после того как рабочая поверхность (9) продвигается по мере выполнения разработки месторождения, быстро воздвигают стену ограниченной выработки (20) в первом разрабатываемом пласте (1) и быстро формируют избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке (19) за рабочей поверхностью (9), то есть формируют эффективный направляющий путь для газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву в горной выработке, таким образом что оптимизируется направление течения воздуха, газ в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву в горной выработке, проходит с воздушным потоком (22) по направляющему пути, газ в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, эффективно направляется и выводится, а также избегается скопление газа в локальных зонах пространства, находящегося снаружи по отношению внешнего к углепородному массиву;

c. определяют диапазон критической усиленной крепи и стабилизирующей зоны (21) избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке (19) в соответствии с характеристиками изменения и распределения напряжения, вызванного ведением горных работ, а также выполнения секционной усиленной крепи и укрепления зоны вспомогательного вентиляционного штрека (17) и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке (19) при влиянии напряжения, вызванного ведением горных работ;

d. во время добычи первого разрабатываемого пласта (1), для изменения состояния кровли (2), когда обнаруживают состояние устойчивой кровли, строят скважины предварительного разрушения, направляемые ручным способом, (24) вовнутрь устойчивой кровли (2) перед рабочей поверхностью (9) в вентиляционном штреке (17) и вспомогательном вентиляционном штреке (18), где образованные трещины, направляемые ручным способом, (23) вызывают формирование избирательного пути миграции газа в вертикальной трещине кровли 10 в углепородном массиве горной выработки, поскольку напряжение, вызванное горными работами, изменяет и способствует формированию зоны трещин породы вышележащего пласта (12), а также зона трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, (14) и зона трещин выработанного пространства отслаивающейся породы (15) связаны с зоной трещин породы вышележащего пласта (12) через избирательный путь миграции газа в вертикальной трещине кровли (10), чтобы избежать скопления газа в выработанном пространстве (25) и способствовать прохождению и концентрации газа горной выработки;

e. после того как путь миграции газа в вертикальной трещине кровли, находящийся внутри по отношению к углепородному массиву, и избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке, находящийся снаружи по отношению к углепородному массиву, постепенно построены в горной выработке, как показано на фиг. 3, продолжают продвижение рабочей поверхности (9), где большое количество газа в зоне трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, (14) в первом разрабатываемом пласте (1), десорбируется, рассеивается и проходит в рабочую поверхность (9), вспомогательный вентиляционный штрек (17) и основной вентиляционный штрек (18), а также дополнительные потоки в избирательном пути миграции газа в ограниченной выработке (19) и выработанное пространство (25) вдоль направляющего пути, а также часть газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву рабочей поверхности (9), вспомогательном вентиляционном штреке (17) и основном вентиляционном штреке (18), а также зоне трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, (14) мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли (10) и концентрируется в зоне трещин породы вышележащего пласта (12);

по мере продвижения рабочей поверхности (9) в связи с проведением добычи в первом разрабатываемом пласте (1) проникающие трещины подошвы (7) постепенно развиваются вовнутрь избирательного пути миграции газа в проникающей трещине подошвы (11), под влиянием снижения давления, вызванного ведением горных работ, газ сниженного давления в подстилающем угольном пласте (16) мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в проникающей трещине подошвы (11) и проходит в рабочую поверхность (9), вспомогательный вентиляционный штрек (17), основной вентиляционный штрек (18), избирательный путь миграции газа в ограниченной выработке (19) и выработанное пространство (25) в первом разрабатываемом пласте, газ концентрируется в зоне трещин выработанного пространства отслаивающейся породы (15), и в то же время газ в выработанном пространстве (25) мигрирует вверх по избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли (10) и концентрируется в зоне трещин породы вышележащего пласта (12); а также

f. с дальнейшей добычей в первом разрабатываемом пласте (1), повторяя этапы от а до е, чтобы обеспечить эффективное и упорядоченное прохождение газа по построенному избирательному пути миграции газа в ограниченной выработке (19) в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, где в то же время газ проходит и концентрируется по построенному избирательному пути миграции газа в вертикальной трещине кровли (10), а также избирательному пути миграции газа в проникающей трещине подошвы (11) углепородного пласта, под воздействием напряжения, вызванного ведением горных работ, дополнительно формируют систему избирательных путей миграции газа, связанных друг с другом в горной выработке, а также зоны концентрации газа в зоне трещин внутри пласта, вызванных ведением горных работ, (14), зоне трещин выработанного пространства отслаивающейся породы (15), зоне трещин породы вышележащего пласта (12) и зоне трещин подстилающего пласта породы и угольного пласта (13) постепенно формируют, чтобы создать желаемые условия для централизованного отвода и добычи газа.

2. Метод по п. 1, отличающийся тем, что критическая усиленная крепь и стабилизирующая зона (21) находятся в диапазоне от расстояния а перед рабочей поверхностью (9) до расстояния b за рабочей поверхностью (9) и оба расстояния а и b составляют не менее 200 м.

3. Метод по п. 1, отличающийся тем, что стена ограниченной выработки (20) воздвигается из высокоэффективного закладочного материала, чтобы адаптироваться к высокой экологической особенности геопатогенного стресса, характерной для глубокого первого разрабатываемого пласта (1), а также обеспечить лучшую изоляцию выработанного пространства, тем самым получая стабильное и эффективное управление газом с помощью избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке (19).

4. Метод по п. 1, отличающийся тем, что проведение работ по секционной усиленной крепи и стабилизирующей зоны вспомогательного вентиляционного штрека (17) и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке (19) при влиянии напряжения, вызванного ведением горных работ, заключается в: объединении глубокоанкерного крепления, индивидуальной крепи и «U-образного стального элемента + струйной технологии конструирования скважин» для выполнения усиленной крепи, чтобы обеспечить отсутствие большой деформации во вспомогательном вентиляционном штреке (17) и избирательном пути миграции газа в ограниченной выработке (19), а также адаптивное увеличение и уменьшение плотности и прочности крепления в соответствии с вариационной характеристикой напряжения, вызванного ведением горных работ, для поддержания стабильности вспомогательного вентиляционного штрека (17) и избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке (19), тем самым обеспечивая дальнейшее осуществление стабильного и эффективного направления газа в пространстве, находящемся снаружи по отношению к углепородному массиву, с помощью избирательного пути миграции газа в ограниченной выработке (19).

5. Метод по п. 1, отличающийся тем, что углы постройки, их ориентации, количество и групповой интервал скважин предварительного разрушения, направляемых ручным способом, 24 должны быть оптимизированы и определены в соответствии с твердостью и толщиной устойчивой кровли.

6. Метод по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что скважины предварительного разрушения, направляемые ручным способом, (24) построены при формировании с опережением трещин с опережением, направляемых ручным способом, (23) вовнутрь устойчивой кровли (2) заранее при помощи техники искусственного предварительного разрушения, осуществляющей подрыв и гидравлический разрыв.