[发明专利]一种煤矿大采深与下组煤开采防治水综合治理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿大采深与下组煤开采防治水综合治理方法，属于煤矿防治水技术领域。

背景技术

几十年来，我国中、东部矿区浅部煤炭资源由于长期开采已近枯竭，大部分矿井转入深部和下组煤开采，且每年以10m～25m向下延深，截止到2013年底，全国有47对矿井采深达到1000m以深。深井和下组煤开采受高承压底板突水威胁，为煤矿安全生产带来严重危害。另外，奥灰含水层是工农业和生活用水的重要水源，矿井突水必然带来较大的地下生态环境扰动和损害,严重影响矿区及周边地下水环境和用水保障供给。因此，解决好奥灰水环境保护和深部煤炭资源安全开采问题具有重要的现实意义。

（1）  我国煤矿大采深与下组煤开采现状

a. 上组煤可采储量严重不足，但受煤系基底奥灰承压水威胁的深部及下组煤资源丰富，地质储量巨大；

b. 随下组煤多年开采，浅部资源已采完，采深加大使得突水系数将达到《煤矿防治水规定》所规定的上限；大采深矿井已无所谓明显上、下组煤之分；上组煤开采同样受高承压奥灰水的威胁；

c.  极度缺水省份，水环境及水资源保护日趋紧迫；

d. 随着下组煤开采规模逐渐增大，大区衔接非常紧张。

(2)  目前煤矿大采深与下组煤开采防治水主要方法及存在问题

a.主要方法

目前防治水工作重点实行的是“一面一探查、一面一治理、一面一评价，边探边掘、边采边探”的模式，其主要方法如下：

地面物探——地面钻探（验证物探异常区）——井下钻探、物探——掘进——异常区注浆加固——对回采工作面物探——对回采工作面注浆加固、补其阻水性——建立预警系统和应急预案——回采。

b.存在问题

① 矿井深部隐伏导（含）水构造尤其是隐伏含水陷落柱呈垂向点状形态赋存，分布无规律，发育层位低，超前探测探明难度非常大；一旦揭露或间接揭露致突水，使导水能力增强致灾害性突水。

②  以往探查和治理的重点只限于煤层底板隔水层，未及奥灰强承压含水层，限于目前的探查治理技术和手段，还不能完全避免大的突水事故。

③ 井下钻探施工存在着安全威胁问题，高压或超高压钻孔安全施工非常困难，发生出水很难控制。

④ 原有的“一面一治理”的矿井防治水方式，是一种治理在后的方式，存在突水后很难控制和生产效率低等问题。

⑤ 适合较小规模开采，不能满足较大规模开采的采区衔接要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种整体区域超前治理的煤矿大采深与下组煤开采防治水综合治理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

本发明的方法步骤如下：

（1）整体区域超前全面注浆封堵治理

a.地面物探

在所述整体区域进行物探，根据物探结果确定垂向主孔及其相应的水平定向分支孔的数量和分布位置；所述整体区域为采区、阶段水平区域单元或受地质构造分割的水文地质单元；

b.地面勘探，整体区域内超前全面注浆治理

所述地面勘探为钻探、验证；首先在地面施工垂向主孔，然后造斜进入奥灰含水层后，再施工水平定向分支孔；在钻进中以寻找导水溶蚀溶洞、断裂构造或裂隙带；

若遇导水构造或裂隙带造成浆液大量流失，立即注浆治理；

若进入奥灰含水层未发现导水裂隙，继续施工水平定向分支孔，并查找导水构造或裂隙带，在找到导水构造或裂隙带或在钻进中有漏浆流失时，做压水试验，根据水量的大小决定注浆量和注浆浓度，然后注浆治理；

所述水平定向分支孔以“带状、羽状、网状”方式进入奥灰含水层后，以井斜大于86°方向沿奥灰含水层延伸，使原来在水平方向无联系的导水裂隙、溶洞渗流通道互相连通；

所述水平方向分支孔采用煤矿井下水平方向钻进技术或采用径向高压水射流水平定向钻进技术进行钻孔；

（2）井下掘前“条带”超前注浆治理

大采深或开采下组煤矿井掘进头前方采用直流电法及上述步骤（1）的探测方法进行超前探测，若两种探测方法在同一位置都存在低阻异常区，须采用钻探验证查明，并采用超前注浆治理后，方可继续掘进，做到“不掘突水头”；

在掘进前方加固煤层底板掩护煤层巷道掘进，首先要注浆加固一定厚度巷道底板岩层和封堵潜在的出水通道；

（3）采区内注浆补强及相邻未采区域超前注浆治理