[發明專利]一種工作面頂板離層水害的超前防治方法

有效

• 申請號: 201810922032.5
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109281707B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 趙寶峰;劉其聲;黃選明;姬亞東;王皓;孫潔;曹海東;李德彬
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21F16/00
• 分類號: E21F16/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

本發明涉及一種離層水害的超前防治方法，屬于礦山安全技術領域，具體涉及一種適用于煤礦工作面頂板離層水害的超前防治方法。本工作面頂板離層水害超前防治方法可以結合工作面采動條件、覆巖結構、含隔水層水文地質條件等特征，利用井下鉆孔對離層空間的充水含水層進行水位疏降；對離層空間注漿驅水，同時達到對離層空間下伏隔水層進行加厚的目的；對已形成的離層水體采用束狀鉆孔靶向探放的技術方案，可以在工作面回采過程中避免離層水體的形成、減少離層水體的規模或對大規模離層水體進行集中探放，從而避免離層水害事故的發生。

技術領域

本發明涉及一種離層水害的超前防治方法，屬于礦山安全技術領域，具體涉及一種適用于煤礦工作面頂板離層水害的超前防治方法。

背景技術

礦井水害作為礦井五大災害之一，嚴重影響和威脅著煤礦正常生產和人員財產的安全，隨著煤炭資源機械化開采的大規模普及，礦井開采水平不斷向深部延伸和開采范圍的逐步擴大，采掘活動所面臨的地質和水文地質條件也日益復雜。

在工作面回采過程中，由于覆巖各巖層的巖性和物理力學性質的差異，在不同巖層之間會形成離層空間，當離層空間上部存在含水層時，便會對離層空間進行充水形成離層水體，離層水體與工作面導水裂縫帶之間的隔水層在水壓和自身重力作用下破斷，導致離層水體進入工作面發生水害事故。由于離層水害具有透水征兆不明顯、透水瞬時水量大、防治難度大等特點，成為頂板水害防治中急需解決的難題。

目前，針對離層水害的防治方法主要包括施工離層水體地面直通式導流孔、井下導流孔、控制采高和推進速度等。部分受離層水害威脅的工作面埋設較大，從地面進行離層水害治理，存在工程量和資金投入大以及離層水體導流量難以控制等問題；井下采用離層水體導流孔可以避免地面鉆孔的弊端，但是目前導流孔基本呈扇形布置，在沒有確定離層水體位置的情況下無法實現靶向精準探放；控制采高以達到避免波及離層水體的措施勢必會造成煤炭資源的浪費，而工作面推進速度是由多種因素影響和決定的，為了離層水害治理控制推進速度在現場應用存在較大的局限性。

發明內容

針對離層水害防治中的存在的問題，本發明的目的是提供一種工作面頂板離層水害的超前防治方法，結合工作面采動條件、覆巖結構、含隔水層水文地質條件等特征，利用井下鉆孔對離層空間的充水含水層進行疏水降壓；對離層空間下伏隔水層進行加厚，同時達到對離層空間注漿驅水的目的；對已形成的離層水體采用束狀鉆孔靶向探放的技術方案，可以在工作面回采過程中避免離層水體的形成、減少離層水體的規?；驅Υ笠幠ｋx層水體進行集中探放，從而避免離層水害事故的發生。

本發明所采用的技術方案是：

一種工作面頂板離層水害的超前防治方法，包括：

充水含水層疏降步驟，用于當離層空間與煤層頂板之間距離H₃大于工作面導水裂縫帶發育高度H₄時，施工長距離定向鉆孔將離層空間上的充水含水層水位疏降至安全水位。

在本發明的至少一個實施例中，所述安全水位的水壓為安全水壓，所述安全水壓基于下式確定：

P_安全＝T·M

式中，T為突水系數，M為離層空間下伏隔水層厚度。

在本發明的至少一個實施例中，還包括：

離層空間注漿驅水步驟，用于當離層空間下伏隔水層的實際厚度小于離層空間下伏隔水層破斷的臨界厚度時：向離層空間注漿和/或對離層空間內的水體進行置換。

在本發明的至少一個實施例中，基于下式計算離層空間下伏隔水層破斷的臨界厚度M_臨界：

式中，T為突水系數，P為離層空間所承受的水壓。