[發(fā)明專(zhuān)利]一種快速精準(zhǔn)探查煤層底板隱伏突水通道的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010519521.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111827878B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)永強(qiáng);劉存玉;趙章;王鐵記;張會(huì)松;張朋;郭江;關(guān)世盟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B7/04
• 分類(lèi)號(hào): E21B7/04;E21B7/06;E21B7/18;E21B17/10
• 代理公司: 合肥律通專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 34140
• 代理人: 鄭松林

本發(fā)明提供一種快速精準(zhǔn)探查煤層底板隱伏突水通道的方法，包括：步驟1，分析工作面突水的水文地質(zhì)條件，根據(jù)工作面突水位置，確定施工垂直鉆孔的位置；步驟2，進(jìn)行射流孔設(shè)計(jì)；步驟3，施工層位的選擇；步驟4，快速施工垂直鉆孔，垂直鉆孔未下套管之前，進(jìn)行測(cè)井進(jìn)一步確定目的層的物性特征，選擇最佳層段；步驟5，評(píng)價(jià)地層固結(jié)程度，選擇合適鉆頭和鉆井液；步驟6，收集巖石物性、含水層厚度和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，選擇合適的鉆孔形式；步驟7，確保套管和地層有較好的固結(jié)以支撐噴射口；步驟8，根據(jù)設(shè)計(jì)，全方位施工射流鉆孔，根據(jù)突水點(diǎn)位置、現(xiàn)場(chǎng)其它有關(guān)突水信息和工作面水文條件，確定優(yōu)先施工方位，然后間隔逐方位左右施工，直至找到突水通道位置為止。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦水害防治技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于煤礦較大、特大突水淹井水害治理工程，利用徑向水力射孔技術(shù)快速精準(zhǔn)探查煤層底板災(zāi)害突水通道的方法。

背景技術(shù)

礦井突水一直是困擾和威脅我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的最突出問(wèn)題之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)90年代以來(lái)的20多年里，我國(guó)已有250多個(gè)礦井發(fā)生了突水淹井事故，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)400億元以上，給企業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的人身傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也造成了礦區(qū)水環(huán)境及水資源的較大損害。30多年來(lái)，盡管煤礦生產(chǎn)與建設(shè)的技術(shù)水平都有了很大程度提高，但是煤礦突水事故時(shí)有發(fā)生；特別是2000年以來(lái)，我國(guó)煤礦突水事故又呈上升趨勢(shì)，大量突水案例表明，華北地區(qū)發(fā)生的重大突水及淹井事故多數(shù)是由煤系基底奧陶系灰?guī)r巖溶承壓水突入礦井造成的。這些礦井主要分布在我國(guó)的華北石炭二疊系煤田，包括峰峰、開(kāi)灤、邯鄲、邢臺(tái)、渭北、肥城、新汶、平頂山、焦作和淮南等礦區(qū)。河北邯邢煤礦區(qū)受底板巖溶承壓水威脅的煤炭?jī)?chǔ)量多達(dá)30億t，占已探明煤炭資源儲(chǔ)量的60％以上。

煤礦水害是與瓦斯、火災(zāi)、煤塵、頂板事故等并列的五大礦井災(zāi)害之一，其事故發(fā)生頻率和所造成損失的嚴(yán)重性?xún)H次于瓦斯，易發(fā)群死群傷重大事故。突水事故的發(fā)生，不僅會(huì)淹沒(méi)礦井和采區(qū)，影響礦井正常生產(chǎn)，有時(shí)還會(huì)造成人員傷亡，給國(guó)家和人民造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和精神傷害。并且搶險(xiǎn)難度大、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜和極復(fù)雜的礦井約占25.1％；受水害威脅的礦井占40.5％以上，全國(guó)受水害威脅較嚴(yán)重的煤炭?jī)?chǔ)量達(dá)570億t以上，主要分布在華北地區(qū)石炭二疊系煤田，占全國(guó)產(chǎn)量60％以上，其煤系地層下伏巨厚奧陶系灰?guī)r含水層，承壓水高，礦井水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜，煤炭資源開(kāi)采受水害威脅嚴(yán)重。隨煤礦采深增大，在高承壓水和采動(dòng)耦合作用下，煤層底板奧灰突水概率增加。特別是10多年來(lái)，隨礦井采深不斷加大，突水頻率增長(zhǎng)近157％，承壓水害已經(jīng)成為華北型煤田深部開(kāi)采的嚴(yán)重安全威脅。

因此，限于目前的技術(shù)條件和認(rèn)識(shí)，在還不能完全杜絕煤礦突水的情況下，非常現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題就是一旦煤礦發(fā)生突水，唯一的選擇就是能迅速地封堵突水點(diǎn)，快速?gòu)?fù)產(chǎn)，就能夠最大程度地降低因突水造成的損失，封堵突水的方法基本分為堵源和堵通道，兩者相比堵通道最快，而堵通道的關(guān)鍵就是盡快地確定突水通道的準(zhǔn)確位置，一旦確定突水通道的準(zhǔn)確位置，就能快速地封堵煤礦突水，從而就能將水害損失降低到最低程度。因此，快速堵水的關(guān)鍵是迅速確定突水通道位置，這是煤礦防治水專(zhuān)業(yè)急需解決的重大技術(shù)難題。而目前國(guó)內(nèi)治理突水尋找突水通道的通常做法有物探方法，但精度有限，另一個(gè)就是鉆探方法，盡管現(xiàn)在鉆探速度有了長(zhǎng)足進(jìn)展，而且多水平分支孔技術(shù)也應(yīng)用在了堵水技術(shù)中，但在尋找突水通道方面仍顯不足，純鉆進(jìn)效率最好成績(jī)8.3m/h，有待進(jìn)一步提高，而徑向水力射流技術(shù)純鉆進(jìn)速率為100m/h。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于一種快速精準(zhǔn)探查煤層底板隱伏突水通道的方法，利用徑向水力射流技術(shù)快速地確定隱伏突水通道，為快速堵水創(chuàng)造條件。

本發(fā)明目的在于提供一種快速精準(zhǔn)探查煤層底板隱伏突水通道的方法，包括如下步驟：

步驟1，分析工作面突水的水文地質(zhì)條件，根據(jù)工作面突水位置，確定施工垂直鉆孔的位置；

步驟2，進(jìn)行射流孔設(shè)計(jì)；

步驟3，進(jìn)行施工層位的選擇；