CN102943690B - 采煤工作面顶板离层水的防治方法 - Google Patents

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本发明涉及采煤工作面顶板离层水防治方法,在采煤工作面较低的一侧沿回采方向施工疏水巷,所述疏水巷位于机巷外侧预定距离;当工作面推进距离为垮落步距的预定值时,从疏水巷向采空区施工多个离层水疏水孔;对所有疏水孔全程设置孔口管,并检测管口出水压力;在疏水孔对离层水进行疏放的同时,工作面继续向前推进;根据管口出水压力的指示,压力越大设置越多的疏水孔,使工作面在推进到垮落步距前,管口处出水压力不超过0.2MPa。采用本发明提供的方法可以有效地疏放离层水,避免了离层水害事故的发生,同时工作面回采与离层水疏放不相冲突,工作面可实现连续安全回采。

Description

采煤工作面顶板离层水的防治方法
技术领域
[0001] 本发明涉及煤炭开采领域,具体涉及一种采煤工作面顶板离层水的防治方法。
背景技术
[0002] 煤矿开采是较为剧烈的工程活动,常引发地质与环境灾害问题。由于煤矿开采深度增大,多煤层开采等原因,一种新的顶板水害类型一顶板离层水水害开始出现;顶板离层水水害由于具有瞬时水量大、突水征兆不明显、危害大等特点而引起重视。关键层理论认为覆岩离层主要出现在各关键层下,覆岩离层最大发育高度止于覆岩主关键层。煤层开采后采空区上方覆岩结构力学模型分为“三带”,分别为跨落带、导水裂隙带和弯曲下沉带。
[0003] 如图1所示,离层水形成的机理为:随着煤层I开采的进行,采空区垮落带2上方的导水裂隙带3与弯曲下沉带5发育离层4,含水层中的水顺着导水裂隙带涌入井下,此时矿井涌水处于正常范围内。随着导水裂隙带3不断与水流接触,导水裂隙带3中遇水膨胀的地层(如泥岩层)会逐渐膨胀、松散,堵塞导水裂隙3中的裂隙,形成再生的隔水层,使得导水裂隙带3与弯曲下沉带5之间的离层4成为可以储水的地质体,地下水通过原生裂隙、孔隙迅速充填离层4,使得离层成为了一个相对稳定的“储水体”,此时整个地层处于平衡状态。随着工作面的继续推进,顶板破坏强度加大,伴随着周期来压,老顶垮落、断裂,顶板的平衡被打破,离层水瞬间溃入矿井,造成突水,由于瞬时突水量巨大,会造成严重破坏。
[0004] 由于离层水的形成是工作面推进的过程中形成的,因此在工作面在回采一定距离后,需要停下一段时间进行离层水的疏放。目前常用的离层水防治方法为利用采煤准备巷道(如机巷)超前疏干,即:在回采工作开始前,向采区工作面内布置用于疏水的超前疏水孔,进行超前疏干。然而,由于采区并未开采,离层水尚未形成,疏水孔的疏水效率低,且占用巷道,严重影响采区生产效率。
发明内容
[0005] 有鉴于此,本发明的目的在于,针对开采时会形成离层水的采区,提供一种采煤工作面顶板离层水的防治方法,以有效疏放离层水,避免离层水突水事故发生。
[0006] 为实现上述发明,本发明采用以下技术方案:
[0007] 采煤工作面顶板离层水的防治方法,包括以下步骤:
[0008] a、在采煤工作面的一侧沿回采方向施工疏水巷,并且所述疏水巷位于工作面该侧的巷道的外侧,与所述巷道之间留设预定距离;
[0009] b、当工作面推进距离为垮落步距的预定值时,从疏水巷向采空区上方离层水区域施工多个疏水孔组,每个疏水孔组包括多个疏水孔;
[0010] C、对所有疏水孔全程设置孔口管,并检测孔口管管口处的出水压力;
[0011] d、在疏水孔对离层水进行疏放的同时,工作面继续向前推进;
[0012] e、根据出水压力,调整疏水孔的数量,使工作面在推进到垮落步距时,孔口管管口处的出水压力均不超过0.2MPa。
[0013] 优选地,步骤a中,当工作面两侧水平高度不同时,所述疏水巷位于工作面水平高度较低的一侧。
[0014] 优选地,步骤a中,所述疏水巷与巷道之间的预定距离为15-30m。
[0015] 优选地,步骤b中,当工作面推进距离为垮落步距的1/3-2/3时,从疏水巷向采空区上方离层水区域施工多个疏水孔组。
[0016] 优选地,所述疏水孔完全贯穿采空区上方预计导水裂隙带的发育高度和离层水的层位,并进入弯曲下沉带至少4m。
[0017] 优选地,所述疏水孔在通往导水裂隙带的过程中避开垮落带。
[0018] 优选地,所述多个疏水孔组为1-3个,每个疏水孔组包括2-5个疏水孔,所述疏水孔成扇形均勻分布。
[0019] 优选地,所述疏水巷从工作面回采的起始端沿回采方向延伸,延伸长度为工作面长度的1/3-1/2,并且所述疏水巷的两端与所述巷道连通。
[0020] 由上述技术方案可见,本发明提供的采煤工作面顶板离层水防治方法,由于在采煤工作面较低的一侧沿回采方向施工疏水巷,当工作面推进距离为垮落步距的1/3-2/3时,从疏水巷向采空区施工多个离层水疏水孔,可以有效地疏放离层水,避免了离层水害事故的发生,同时工作面回采与离层水疏放不相冲突,工作面可实现连续安全回采。
附图说明
[0021] 图1为离层水形成示意图;
[0022] 图2为采空区疏水孔布置平面示意图。
具体实施方式
[0023] 以下结合附图进一步描述本发明,但本发明并不限于此。
[0024] 如图2所示,第一步,在采煤工作面的一侧沿回采方向施工疏水巷6,优选地,当工作面两侧水平高度不同时,所述疏水巷6位于工作面水平高度较低的一侧。并且所述疏水巷6位于工作面该侧的巷道8 (回风巷或运输巷)的外侧,与所述巷道8之间设有预定的距离,以便后续施工的疏水孔在穿过导水裂隙带时可以避开垮落带,这样随工作面的继续推进,顶板的跨落不会破坏疏水孔。优选地,所述疏水巷与所述巷道之间的距离为15-30米,即所述疏水巷6与巷道8之间留设有15-30米的煤柱7。经过实验发现,如果直接从巷道8内向采空区10施工疏水孔,随着工作面向待采区9推进,顶板跨落,会破坏疏水孔,导致疏水不能正常进行,为此工作面不得不停下来等待疏水工作完成后再向前推进。因此,在本发明中,将疏水巷设置在所述巷道8外侧适当的距离。
[0025] 优选地,所述疏水巷6从工作面回采的起始端沿回采方向延伸,延伸长度为工作面长度的1/3-1/2。对于会形成离层水的工作面,在回采前期煤层上方含水层中的水未经有效排放,因此形成离层水后发生突水危险的可能性较回采后期大。而在回采后期,得益于回采前期对离层水的疏放,对于工作的后部分只需设置超前疏水孔,等工作面回采至此时,可以认为已不存在离层水突水危险,从而不会延误工作面回采。因此所述疏水巷7可以仅沿工作面的前部分设置,其两端与巷道8连通。另外,所述疏水巷6在保证钻机可以顺利进入施工的情况下,其截面应尽量减小,以减小疏水巷的施工量,节省施工成本。
[0026] 随着工作面的推进,工作面后方的采空区会出现周期性的跨落,该周期性跨落的距离称为跨落步距。所述跨落步距可以根据邻近工作面的跨落步距,或根据采区地质资料估算得出。第二步,当工作面推进距离为垮落步距的预定值时,从疏水巷向采空区施工多个疏水孔组,优选为1-3个,每个疏水孔组包括多个疏水孔,此时顶板尚未跨落,而顶板上方的离层水已开始形成。优选地,当工作面推进距离为垮落步距的1/3-2/3时,从疏水巷向采空区施工疏水孔组。
[0027] 优选地,所述疏水孔组11由2-5个疏水孔组成,成扇形均匀分布在采空区10上方。所述疏水孔优选地完全贯穿采空区上方导水裂隙带的发育高度范围和离层水的层位,并进入弯曲下沉带至少4m。所述导水裂隙带的高度范围可以根据邻近工作面的导水裂隙带的高度范围,比如在采空区地表施工疏水孔,采用疏水孔彩色电透视及疏水孔冲洗液漏失量观测方法得出,或根据采区地质资料估算得出。
[0028] 第三步,对所有疏水孔全程设置孔口管,以防止钻具撤出后,出水位置塌孔,影响离层水的疏放,并在管口处安装压力表,检测孔口管管口处的出水压力。由于此时导水裂隙带与弯曲下沉带之间已形成一定的离层水,因此疏水孔疏水效率高。
[0029] 第四步,在疏水孔对采空区上方的顶板离层水进行疏放的同时,工作面继续向前推进,实现边疏水边生产。
[0030] 第五步,根据压力表的指示,适当的调整疏水孔的数量,即压力越大,施工的疏水孔数越多,压力越小,施工的疏水孔数越少,使工作面在推进到垮落步距时,孔口管管口处的出水压力均不超过0.2MPa。

Claims (7)

1.一种采煤工作面顶板离层水的防治方法,其特征在于,包括以下步骤: a、在采煤工作面的一侧沿回采方向施工疏水巷,并且所述疏水巷位于工作面该侧的巷道的外侧,与所述巷道之间留设预定距离; b、当工作面推进距离为垮落步距的1/3-2/3时,从疏水巷向采空区上方离层水区域施工一个或多个疏水孔组,每个疏水孔组包括多个疏水孔; C、对所有疏水孔全程设置孔口管,并检测孔口管管口处的出水压力; d、在疏水孔对离层水进行疏放的同时,工作面继续向前推进; e、根据出水压力,调整疏水孔的数量,使工作面在推进到垮落步距时,孔口管管口处的出水压力均不超过0.2MPa。
2.如权利要求1所述的防治方法,其特征在于,步骤a中,当工作面两侧水平高度不同时,所述疏水巷位于工作面水平高度较低的一侧。
3.如权利要求2所述的防治方法,其特征在于,步骤a中,所述疏水巷与所述巷道之间的预定距离为15-30m。
4.如权利要求1所述的防治方法,其特征在于,所述疏水孔完全贯穿采空区上方预计导水裂隙带的发育高度和离层水的层位,并进入弯曲下沉带至少4m。
5.如权利要求4所述的防治方法,其特征在于,所述疏水孔在通往导水裂隙带的过程中避开垮落带。
6.如权利要求1所述的防治方法,其特征在于,所述疏水孔组为1-3个,每个疏水孔组包括2-5个疏水孔,所述疏水孔成扇形均匀分布。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的防治方法,其特征在于,所述疏水巷从工作面回采的起始端沿回采方向延伸,延伸长度为工作面长度的1/3-1/2,并且所述疏水巷的两端与所述巷道连通。
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