[发明专利]采煤工作面顶板水害时空控制疏水防治方法

说明书

一种采煤工作面顶板水害时空控制疏水防治方法，其包含如下步骤：步骤一：分析采煤工作面地质与水文地质条件；步骤二：确定采煤工作面导水裂缝带发育高度；步骤三：分析工作面顶板水害的涌水来源；步骤四：预测工作面回采过程中顶板含水层稳定涌水量Qsubgt;涌/subgt;；步骤五：确定疏水钻孔终孔空间位置；步骤六：确定疏水钻孔个数；步骤七：分析井下疏水钻孔涌水规律；步骤八：确定疏水钻孔疏水周期。由此，本发明从空间上控制疏水钻孔终孔位置和钻孔个数，从时间上控制疏水钻孔的疏水周期，实现采煤工作面顶板水害时空控制疏水防治。

技术领域

本发明涉及矿井防治水与地下水资源保护的技术领域，尤其涉及一种采煤工作面顶板水害时空控制疏水防治方法。

背景技术

随着我国东部煤炭资源面临枯竭，煤炭西进战略已成现实，西部侏罗纪煤田煤炭资源开发煤层顶板水害问题突出，采煤工作面回采前以安全为目标，在井下集中向顶板含水层施工疏水钻孔，预先疏降(干)含水层中的地下水，以降低回采过程中顶板涌水强度是顶板水害治理的主要手段。如陕北锦界煤矿已对18个采煤工作面进行预疏放，单工作面的疏水钻孔最多可达146个，疏水周期大多在3个月以上，矿井正常涌水量近4000m³/h，其中钻孔疏水量占到60％左右。曹家滩煤矿首采工作面施工疏放水钻孔120个，工程费用超500万元。虽然以安全为目标的高强度、长周期、粗放式井下钻孔疏水治理技术已经得到了广泛的应用。而高强度的疏排含水层地下水，不仅增加了矿井的排水费用，同时极大地浪费了地下水资源，加剧了矿区水资源短缺现状以及生态环境的负面响应。因此，如何在保障煤矿安全开采的同时，最大限度的减少钻探工程量、钻孔放水量、井下排水量，科学合理地开展钻探疏水工作，是本领域长期难以解决的技术难题。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种采煤工作面顶板水害时空控制疏水防治方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采煤工作面顶板水害时空控制疏水防治方法，其以克服粗放式顶板水害钻孔疏水治理缺陷，建立起精细化、一面一策式的顶板水害井下控制疏水治理方法，推动顶板水害治理从粗放式向精细化、集约化发展，更具创新性。

为实现上述目的，本发明公开了一种采煤工作面顶板水害时空控制疏水防治方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：分析工作面采煤地质与水文地质条件，确定工作面煤层覆岩结构特征；

步骤二：确定采煤工作面导水裂缝带发育高度；

步骤三：确定工作面顶板含水层涌水来源，根据采煤工作面导水裂缝带发育高度确定采煤工作面在不同位置采煤形成导水裂缝带揭露的覆岩含水层；

步骤四：预测工作面回采过程中顶板含水层稳定涌水量Q_涌，根据工作面采煤地质与水文地质条件，建立工作面回采过程中煤层顶板涌水量计算模型，模型上边界为煤层顶板，下边界为步骤三确定的导水裂缝带揭露的最顶部含水层的顶板，将采煤工作面宽度的1～3倍定为煤层顶板涌水量计算模型的外围边界，并将模拟区外围定义无限展布的含水层，建立起采掘前地下水系统数值模型，将识别得出的导水裂隙带范围概化成倒梯形，分别对梯形各面进行达西流速积分，积分得出的地下水稳定涌水量，即为工作面回采过程中煤层顶板稳定涌水量Q_涌；

步骤五：确定疏水钻孔终孔空间位置，根据采煤工作面顶板水害水源后，确定以导水裂缝带揭露覆岩最顶部含水层空间位置为疏水钻孔终孔空间位置；