[發(fā)明專利]采煤工作面頂板水害時(shí)空控制疏水防治方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010691235.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN111859256B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春虎;王皓;尚宏波;王世東;石磊;薛建坤;周振方;郭國強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/11
• 分類號(hào): G06F17/11;G06Q10/0631;G06Q50/02;E21F16/00;E21B43/30
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

一種采煤工作面頂板水害時(shí)空控制疏水防治方法，其包含如下步驟：步驟一：分析采煤工作面地質(zhì)與水文地質(zhì)條件；步驟二：確定采煤工作面導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度；步驟三：分析工作面頂板水害的涌水來源；步驟四：預(yù)測(cè)工作面回采過程中頂板含水層穩(wěn)定涌水量Qsubgt;涌/subgt;；步驟五：確定疏水鉆孔終孔空間位置；步驟六：確定疏水鉆孔個(gè)數(shù)；步驟七：分析井下疏水鉆孔涌水規(guī)律；步驟八：確定疏水鉆孔疏水周期。由此，本發(fā)明從空間上控制疏水鉆孔終孔位置和鉆孔個(gè)數(shù)，從時(shí)間上控制疏水鉆孔的疏水周期，實(shí)現(xiàn)采煤工作面頂板水害時(shí)空控制疏水防治。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦井防治水與地下水資源保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采煤工作面頂板水害時(shí)空控制疏水防治方法。

背景技術(shù)

隨著我國東部煤炭資源面臨枯竭，煤炭西進(jìn)戰(zhàn)略已成現(xiàn)實(shí)，西部侏羅紀(jì)煤田煤炭資源開發(fā)煤層頂板水害問題突出，采煤工作面回采前以安全為目標(biāo)，在井下集中向頂板含水層施工疏水鉆孔，預(yù)先疏降(干)含水層中的地下水，以降低回采過程中頂板涌水強(qiáng)度是頂板水害治理的主要手段。如陜北錦界煤礦已對(duì)18個(gè)采煤工作面進(jìn)行預(yù)疏放，單工作面的疏水鉆孔最多可達(dá)146個(gè)，疏水周期大多在3個(gè)月以上，礦井正常涌水量近4000m³/h，其中鉆孔疏水量占到60％左右。曹家灘煤礦首采工作面施工疏放水鉆孔120個(gè)，工程費(fèi)用超500萬元。雖然以安全為目標(biāo)的高強(qiáng)度、長周期、粗放式井下鉆孔疏水治理技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。而高強(qiáng)度的疏排含水層地下水，不僅增加了礦井的排水費(fèi)用，同時(shí)極大地浪費(fèi)了地下水資源，加劇了礦區(qū)水資源短缺現(xiàn)狀以及生態(tài)環(huán)境的負(fù)面響應(yīng)。因此，如何在保障煤礦安全開采的同時(shí)，最大限度的減少鉆探工程量、鉆孔放水量、井下排水量，科學(xué)合理地開展鉆探疏水工作，是本領(lǐng)域長期難以解決的技術(shù)難題。

為此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種采煤工作面頂板水害時(shí)空控制疏水防治方法，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采煤工作面頂板水害時(shí)空控制疏水防治方法，其以克服粗放式頂板水害鉆孔疏水治理缺陷，建立起精細(xì)化、一面一策式的頂板水害井下控制疏水治理方法，推動(dòng)頂板水害治理從粗放式向精細(xì)化、集約化發(fā)展，更具創(chuàng)新性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種采煤工作面頂板水害時(shí)空控制疏水防治方法，其特征在于包含如下步驟：

步驟一：分析工作面采煤地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，確定工作面煤層覆巖結(jié)構(gòu)特征；

步驟二：確定采煤工作面導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度；

步驟三：確定工作面頂板含水層涌水來源，根據(jù)采煤工作面導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度確定采煤工作面在不同位置采煤形成導(dǎo)水裂縫帶揭露的覆巖含水層；

步驟四：預(yù)測(cè)工作面回采過程中頂板含水層穩(wěn)定涌水量Q_涌，根據(jù)工作面采煤地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，建立工作面回采過程中煤層頂板涌水量計(jì)算模型，模型上邊界為煤層頂板，下邊界為步驟三確定的導(dǎo)水裂縫帶揭露的最頂部含水層的頂板，將采煤工作面寬度的1～3倍定為煤層頂板涌水量計(jì)算模型的外圍邊界，并將模擬區(qū)外圍定義無限展布的含水層，建立起采掘前地下水系統(tǒng)數(shù)值模型，將識(shí)別得出的導(dǎo)水裂隙帶范圍概化成倒梯形，分別對(duì)梯形各面進(jìn)行達(dá)西流速積分，積分得出的地下水穩(wěn)定涌水量，即為工作面回采過程中煤層頂板穩(wěn)定涌水量Q_涌；

步驟五：確定疏水鉆孔終孔空間位置，根據(jù)采煤工作面頂板水害水源后，確定以導(dǎo)水裂縫帶揭露覆巖最頂部含水層空間位置為疏水鉆孔終孔空間位置；