[發(fā)明專利]一種采用地面泄水鉆孔超前治理采場頂板離層水害的方法

有效

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• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111894672B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 張培森;張睿;段中穩(wěn);汪玉泉;閆奮前;王道坤
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F16/00
• 分類號: E21F16/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 宋玲玲

本發(fā)明公開了一種采用地面泄水鉆孔超前治理采場頂板離層水害的方法。本發(fā)明針對采場頂板離層突水危害，結合工作面采動條件、上覆巖層特征及水文地質條件等，在工作面待采區(qū)域內布置地面泄水鉆孔，進行對含水層的水位疏降工作，實現(xiàn)工作面有計劃的超前疏放，降低工作面突水危險性；為增加地面泄水孔的整體強度，降低因巖層移動導致套管變形及破斷風險，在地面泄水孔中填入高強度碎石料，并在二級鉆孔下入花管吸水，保證泄水通道的完整與暢通，防止鉆孔封堵的情況；在機/風巷底板布置儲水槽，鉆孔打至底板儲水槽，避免泄出的水污染工作環(huán)境。

技術領域

本發(fā)明涉及一種礦井疏放水方法，尤其涉及一種采用地面泄水鉆孔超前治理采場頂板離層水害的方法。

背景技術

在煤炭在開采過程中會遇到的各種煤礦安全問題，這些問題嚴重限制了煤炭產業(yè)的發(fā)展。其中，水害、火災、煤塵、瓦斯事故、頂板事故是煤礦最主要的五大災害，也是影響煤礦生產的最主要的安全問題。

在這五類煤礦安全問題中，煤礦水害是指各類地表水或地下水在煤礦生產中涌入或潰入井下，從而影響煤礦的正常、安全生產的災害現(xiàn)象。由于我國煤田水文地質條件復雜，煤礦在生產過程中受到的各種水害問題威脅非常嚴重，煤礦水害事故頻繁發(fā)生，近年來，煤礦發(fā)生透水事故頻發(fā)，歸結事故的原因大多是由于回采過程中出現(xiàn)透水征兆后，未及時采取措施，在上覆巖體壓力和老空水體的作用下，頂板由于懸頂面積增大而垮落，導致突水。由此可見，頂板水害的治理研究是礦井安全生產的關鍵。

發(fā)明內容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種采用地面泄水鉆孔超前治理采場頂板離層水害的方法。

為了解決以上技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種采用地面泄水鉆孔超前治理采場頂板離層水害的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：根據工作面參數、地層條件，計算工作面開采后的導水裂縫帶發(fā)育高度，分析可能發(fā)育離層的地層，判斷相關含水層對離層的充水影響；

步驟二：分別在工作面兩側機/風巷對應的地表錯開一定距離布置鉆機；

步驟三：鉆機由地表從上到下垂直施工鉆孔，鉆孔包括一級鉆孔與二級鉆孔，一級鉆孔直徑大于二級鉆孔。一級鉆孔內嵌一級套管，一級鉆孔打至可能發(fā)育離層的地層上，為防止松散層對一級套管的影響，在一級套管外采用水泥封閉區(qū)進行隔離封閉；

步驟四：一級鉆孔合格后，設計施工二級鉆孔，根據地層情況設計二級鉆孔的孔徑，二級鉆孔下入二級套管，并向下打至機/風巷底板的儲水槽位置處；

步驟五：向已打好的二級鉆孔中加入高強度碎石料，防止地層中泥巖層遇水軟化崩解進入鉆孔導致封堵，還可以避免因煤層開挖引起的巖層移動破壞孔身結構，將二級鉆孔用高強度碎石料填滿，并于二級鉆孔與一級鉆孔相交處增加石料隔離網；

步驟六：在機/風巷底板處布置儲水槽，二級套管中的水由滲水區(qū)滲出，由儲水槽收集滲出的水，再通過管路排出；

步驟七：鉆孔布置完畢后隨即進行含水層的疏降工作，將含水層的水位降到安全值以下，實現(xiàn)含水層中水向離層積水區(qū)補給的截流。

進一步地，泄水鉆孔布置在煤層待采區(qū)域，鉆機錯開100～150m分別布置在工作面機/風巷上方地表，兩個鉆機之間間隔200～300m。

進一步地，泄水鉆孔主要作用于對工作面有直、間接影響的含水層。

進一步地，二級套管采用厚壁花管套管的形式對含水層水體進行吸收，二級套管可防止鉆孔在穿越泥巖層時鉆孔被封堵，還可以避免孔身結構受到巖層移動的影響而破壞。

進一步地，一級鉆孔打至基巖層底界下方10～20m處。

進一步地，儲水槽布置在機/風巷底板下，作為鉆孔中水的臨時儲存點，鉆孔向下打至工作面機/風巷底板的儲水槽位置處，可以避免鉆孔中水淋入順槽或工作面，惡化工作環(huán)境。