[發明專利]一種長壁綜采工作面采空區積水區域的預測方法

在審

• 申請號: 202010027662.3
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111237015A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 張博龍;姜萬明;姚紀凱;潘建國;韓鑫儒;李文;葉一飛;李治龍
• 申請（專利權）人: 陜西有色榆林煤業有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00;E21F16/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

本發明提出一種長壁綜采工作面采空區積水區域的預測方法，包括以下步驟：S1、工作面回采過程中，沿傾向在工作面底板上選取多個觀測點，觀測并記錄每個觀測點坐標；S2、將多個觀測點坐標數據，導入至三維圖形軟件生成回采工作面采空區底板網格圖；S3、在三維圖形軟件中生成回采工作面采空區底板等值線圖；S4、從等值線圖中判定得到采空區積水區域，采空區積水區域的等高線均為閉合圈狀，由中心向外依次環繞布置，高程由中心向外逐個升高；S5、在采空區積水區域中判定得到鞍部區域；采空區積水區域最外圈的閉合等高線的高程即為積水面的高程。本發明能夠準確預測工作面采空區積水的位置和范圍，以便于對上部采空區積水提前疏放，提高采掘安全性。

技術領域

本發明涉及煤炭開采技術領域，具體地說是涉及一種長壁綜采工作面采空區積水區域的預測方法。

背景技術

煤炭生產礦井普遍存在近距離多煤層開采和分層開采的情況，由于煤層頂板大都被多個含水層覆蓋，煤層頂板水害特別是老空積水水害對采煤構成嚴重威脅，采空區透水引發的群死群傷事故時有發生。受煤層頂底板起伏、煤層傾角、工作面布置等因素影響，工作面回采后，部分積水無法自然排出，在采空區內形成大范圍的積水區，這些積水給礦井下層煤的開采埋下了安全隱患。

目前，對采空區積水的具體分布位置和范圍的調查和預測，難度極大且尚無科學有效的方法，如何準確的判定采空區積水的位置和范圍成為亟待解決的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種長壁綜采工作面采空區積水區域的預測方法，能夠準確預測工作面采空區積水的位置和范圍，以便于有針對性地對上部采空區積水進行提前疏放，極大地降低了采掘工作面突水事故發生的概率，顯著地提高了采掘工作的安全性。

技術方案：本發明提出一種長壁綜采工作面采空區積水區域的預測方法，包括以下步驟：

S1、建立X-Y-Z三維直角坐標系，其中Z軸平行于鉛垂線方向，X軸和Y軸所在水平面為高程基面；在工作面回采過程中，沿傾向在工作面底板上選取多個觀測點，觀測并記錄每個觀測點坐標，其中每個觀測點的Z軸坐標值為該觀測點的高程；

S2、將多個觀測點坐標數據，導入至三維圖形軟件生成回采工作面采空區底板網格圖；

S3、通過回采工作面采空區底板網格圖，在三維圖形軟件中生成回采工作面采空區底板等值線圖；

S4、從等值線圖中判定得到采空區積水區域，采空區積水區域的等高線均為閉合圈狀，由中心向外依次環繞布置，且多個閉合等高線的高程，由中心向外逐個升高；

S5、在采空區積水區域中判定得到鞍部區域，所述鞍部區域是采空區積水區域最外圈的閉合等高線凸側與相鄰高地區域等高線凸側之間的空白部分；所述采空區積水區域最外圈的閉合等高線的高程即為積水面的高程；

S6、通過回采工作面采空區底板網格圖，在三維圖形軟件中生成回采工作面采空區底板三維曲面圖；在回采工作面采空區底板三維曲面圖中，在采空區積水區域，以最外圈的閉合等高線的高程為Z值插入一個積水水平面，劃定出采空區積水的位置和范圍；

S7、計算出采空區積水區域的采空區底板三維曲面圖與積水水平面圍成的封閉空間的填充體積；

S8、將生成的等值線圖作為底圖，按相同坐標系疊加到礦井采掘工程平面圖中，然后將積水區的位置、積水面積、積水高程和積水量數據填繪在礦井采掘工程平面圖上。

進一步，所述步驟S1中Y軸方向平行于工作面寬度方向。

所述步驟S1中觀測并記錄每個觀測點坐標的方法是：工作面回采過程中，沿X軸每間隔一定距離，以工作面順槽導線點為基準，利用全站儀建站觀測沿Y向間隔布置的多個觀測點，得到一組工作面底板坐標和高程數據。

其中，相鄰兩組觀測點沿X軸方向的間隔不大于50m；