[发明专利]一种工作面顶板离层水害的超前防治方法有效
申请号: | 201810922032.5 | 申请日: | 2018-08-14 |
公开(公告)号: | CN109281707B | 公开(公告)日: | 2020-06-09 |
发明(设计)人: | 赵宝峰;刘其声;黄选明;姬亚东;王皓;孙洁;曹海东;李德彬 | 申请(专利权)人: | 中煤科工集团西安研究院有限公司 |
主分类号: | E21F16/00 | 分类号: | E21F16/00 |
代理公司: | 北京天奇智新知识产权代理有限公司 11340 | 代理人: | 李振文 |
地址: | 710077 陕*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 工作面 顶板 水害 超前 防治 方法 | ||
本发明涉及一种离层水害的超前防治方法,属于矿山安全技术领域,具体涉及一种适用于煤矿工作面顶板离层水害的超前防治方法。本工作面顶板离层水害超前防治方法可以结合工作面采动条件、覆岩结构、含隔水层水文地质条件等特征,利用井下钻孔对离层空间的充水含水层进行水位疏降;对离层空间注浆驱水,同时达到对离层空间下伏隔水层进行加厚的目的;对已形成的离层水体采用束状钻孔靶向探放的技术方案,可以在工作面回采过程中避免离层水体的形成、减少离层水体的规模或对大规模离层水体进行集中探放,从而避免离层水害事故的发生。
技术领域
本发明涉及一种离层水害的超前防治方法,属于矿山安全技术领域,具体涉及一种适用于煤矿工作面顶板离层水害的超前防治方法。
背景技术
矿井水害作为矿井五大灾害之一,严重影响和威胁着煤矿正常生产和人员财产的安全,随着煤炭资源机械化开采的大规模普及,矿井开采水平不断向深部延伸和开采范围的逐步扩大,采掘活动所面临的地质和水文地质条件也日益复杂。
在工作面回采过程中,由于覆岩各岩层的岩性和物理力学性质的差异,在不同岩层之间会形成离层空间,当离层空间上部存在含水层时,便会对离层空间进行充水形成离层水体,离层水体与工作面导水裂缝带之间的隔水层在水压和自身重力作用下破断,导致离层水体进入工作面发生水害事故。由于离层水害具有透水征兆不明显、透水瞬时水量大、防治难度大等特点,成为顶板水害防治中急需解决的难题。
目前,针对离层水害的防治方法主要包括施工离层水体地面直通式导流孔、井下导流孔、控制采高和推进速度等。部分受离层水害威胁的工作面埋设较大,从地面进行离层水害治理,存在工程量和资金投入大以及离层水体导流量难以控制等问题;井下采用离层水体导流孔可以避免地面钻孔的弊端,但是目前导流孔基本呈扇形布置,在没有确定离层水体位置的情况下无法实现靶向精准探放;控制采高以达到避免波及离层水体的措施势必会造成煤炭资源的浪费,而工作面推进速度是由多种因素影响和决定的,为了离层水害治理控制推进速度在现场应用存在较大的局限性。
发明内容
针对离层水害防治中的存在的问题,本发明的目的是提供一种工作面顶板离层水害的超前防治方法,结合工作面采动条件、覆岩结构、含隔水层水文地质条件等特征,利用井下钻孔对离层空间的充水含水层进行疏水降压;对离层空间下伏隔水层进行加厚,同时达到对离层空间注浆驱水的目的;对已形成的离层水体采用束状钻孔靶向探放的技术方案,可以在工作面回采过程中避免离层水体的形成、减少离层水体的规模或对大规模离层水体进行集中探放,从而避免离层水害事故的发生。
本发明所采用的技术方案是:
一种工作面顶板离层水害的超前防治方法,包括:
充水含水层疏降步骤,用于当离层空间与煤层顶板之间距离H3大于工作面导水裂缝带发育高度H4时,施工长距离定向钻孔将离层空间上的充水含水层水位疏降至安全水位。
在本发明的至少一个实施例中,所述安全水位的水压为安全水压,所述安全水压基于下式确定:
P安全=T·M
式中,T为突水系数,M为离层空间下伏隔水层厚度。
在本发明的至少一个实施例中,还包括:
离层空间注浆驱水步骤,用于当离层空间下伏隔水层的实际厚度小于离层空间下伏隔水层破断的临界厚度时:向离层空间注浆和/或对离层空间内的水体进行置换。
在本发明的至少一个实施例中,基于下式计算离层空间下伏隔水层破断的临界厚度M临界:
式中,T为突水系数,P为离层空间所承受的水压。
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