CN107152309B - 一种煤层为主含水层的高水高排水害防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种煤层为主含水层的高水高排水害防治方法，适用于煤矿井下使用。通过填埋煤层露头区，并在煤层浅部垂直煤层水径流方向施工高处疏水巷道和超长疏水钻孔，将煤层水排至地面，待含水煤层排水卸压后，利用高处疏水巷道对煤层内的导水裂隙进行注浆封堵，便能对排水巷道标高以下的含水煤层实现安全开采。其解决了掘进和回采涌水量过大的问题，通过施工疏水钻孔和高处疏水截水巷道对煤层进行排水卸压，掘进回采安全，有效地防治煤层为主含水层的特殊水文地质引起的突水和涌水量过大问题，从而实现安全掘进和回采。能有效地解决煤层为主含水层的突水、采区布置和安全开采问题。
Description
技术领域
本发明是一种高水高排水害防治技术，尤其是一种煤矿井下使用的煤层为主含水层的高水高排水害防治方法。
背景技术
我国矿山突水问题一直是制约矿山安全生产的重大技术难题。针对这一问题，国内外已形成了防水煤岩柱留设、疏干降压、岩层注浆改造等突水防治方法。
煤层为主含水层的水文地质特征在煤矿中为首次发现，最大的特性就是煤层含水且涌水量大。以往的防水方法大都以煤层不含水或含水量很低为前提，针对高含水地质区域无法实施，因而以往的防治水方法已不能适用。由于以往防治水技术多把煤层作为隔水层或弱含水层，因而不适用与此类矿井的水害防治，此类矿井水害防治技术国内外未见明确报道。
发明内容
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种方法简单，针对高含水煤层使用，防止突水效果好，适用于殊水文地质状况下煤层开采的煤层为主含水层的高水高排水害防治方法。
技术内容：为实现上述目的，本发明的煤层为主含水层的高水高排水害防治方法，包括如下步骤：
a.采用黄土、砂泥等材料填埋煤层为主含水层矿区的煤层露头区；
b.根据需要在地面垂直向下开凿斜井直至煤层，然后从斜井下方顺着煤层倾向掘进大巷；
c.在大巷的掘进起点处布置排水系统，排水系统的管路通过斜井延伸至地表；在大巷两侧分别对称施工工作面A和工作面B，其中施工工作面A的方法为：垂直于巷道走向掘进出工作面A高处煤层疏水巷道和工作面A运煤巷道，连接工作面A高处煤层疏水巷道和工作面A运煤巷道后构成工作面A；施工工作面B的方法为：垂直于巷道走向掘进出工作面B高处煤层疏水巷道和工作面B运煤巷道，连接工作面B高处煤层疏水巷道和工作面B运煤巷道构成工作面B，掘进过程中利用排水系统将煤层中的煤层水流经大巷从斜井(11)排出；
d.分别在工作面A高处煤层疏水巷道和工作面B高处煤层疏水巷道的煤帮上部注浆，等待注浆凝固后分别形成工作面A注浆封堵墙和工作面B注浆封堵墙，从而防止地下水顺煤层倾向在重力作用下由前部向煤层深部补充；
e.待煤层水被排水系统从斜井排放完毕后，对工作面A和工作面B进行开采，从而完成一段大巷的开采；
f.重复步骤c，顺着大巷走势，在工作面A前分别垂直大巷走向掘进工作面C回风巷道和工作面C运煤巷道从而构成工作面C，在工作面B前分别垂直大巷走向掘进工作面D回风巷道和工作面D运煤巷道，从而构成工作面D，继续对工作面C和工作面D的开采；
g.重复步骤f，直至将大巷两侧的所有煤层开采完毕。
所述大巷、高处煤层疏水巷道、高处煤层疏水巷道、工作面A运煤巷道和工作面B运煤巷道均需先打超前疏水钻孔后掘进，其中煤层水压需要降至0.1MPa以下，涌水量需要降至100m3/h后才能掘进。
所述工作面A注浆封堵墙、工作面B注浆封堵墙的宽度不小于3m。
有益效果：本发明运用多学科交叉突破已有技术解决了煤层为主含水层水害防治问题，既节约排水电耗，又保证安全，填补了煤层为主含水层这一特殊地质条件下水害防治技术的空白。本发明通过钻孔疏放水、注浆封堵解决直接在含水煤层中掘进和回采涌水量过大的问题，通过施工疏水钻孔和高处疏水截水巷道对煤层进行排水卸压，为安全掘进和回采提供了保障，有效地防治煤层为主含水层这一特殊水文地质引起的突水和涌水量过大问题，从而实现安全掘进和回采。通过本发明使得涌水量降至100m3/h以下，煤层水卸压降至0.1MPa以下。本发明是解决煤层为主含水层水害防治的有效手段，方案设计合理，实际操作性强。
附图说明
图1是本发明的煤层为主含水层高水高排水害防治方法使用时的地质平面图。
图2是本发明煤层为主含水层高水高排水害防治方法使用时的地质剖面图。
图中：1-工作面A高处煤层疏水巷道，2-工作面A注浆封堵墙，3-工作面B高处煤层疏水巷道，4-工作面B注浆封堵墙，5-工作面A运煤巷道，6-工作面B运煤巷道，7-工作面C回风巷道，8-工作面C运煤巷道，9-工作面D回风巷道，10-工作面D运煤巷道，11-斜井，12-大巷，13-煤层，14-煤层露头区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1和图2所示，本发明的煤层为主含水层的高水高排水害防治方法，其包括如下步骤：
a.采用黄土、砂泥等材料填埋煤层为主含水层矿区的煤层露头区14；
b.根据需要在地面垂直向下开凿斜井11直至煤层13，然后从斜井11下方顺着煤层13倾向掘进大巷12；
c.在大巷12的掘进起点处布置排水系统，排水系统的管路通过斜井11延伸至地表；在大巷12两侧分别对称施工工作面A和工作面B，其中施工工作面A的方法为：垂直于巷道12走向掘进出工作面A高处煤层疏水巷道1和工作面A运煤巷道5，连接工作面A高处煤层疏水巷道1和工作面A运煤巷道5后构成工作面A；施工工作面B的方法为：垂直于巷道12走向掘进出工作面B高处煤层疏水巷道3和工作面B运煤巷道6，连接工作面B高处煤层疏水巷道3和工作面B运煤巷道6构成工作面B，掘进过程中利用排水系统将煤层中的煤层水流经大巷12从斜井11排出；所述大巷12、高处煤层疏水巷道1、高处煤层疏水巷道3、工作面A运煤巷道5和工作面B运煤巷道6均需先打超前疏水钻孔后掘进，其中煤层水压需要降至0.1MPa以下，涌水量需要降至100m3/h后才能掘进；所述工作面A注浆封堵墙2、工作面B注浆封堵墙4的宽度不小于3m；
d.分别在工作面A高处煤层疏水巷道1和工作面B高处煤层疏水巷道3的煤帮上部注浆，等待注浆凝固后分别形成工作面A注浆封堵墙2和工作面B注浆封堵墙4，从而防止地下水顺煤层倾向在重力作用下由前部向煤层13深部补充；
e.待煤层水被排水系统从斜井11排放完毕后，对工作面A和工作面B进行开采，从而完成一段大巷12的开采；
f.重复步骤c，顺着大巷12走势，在工作面A前分别垂直大巷12走向掘进工作面C回风巷道7和工作面C运煤巷道8从而构成工作面C，在工作面B前分别垂直大巷12走向掘进工作面D回风巷道9和工作面D运煤巷道10，从而构成工作面D，继续对工作面C和工作面D的开采；
g.重复步骤f，直至将大巷12两侧的所有煤层开采完毕。
实施例一
以某矿含水煤层井下掘进和回采为例，该矿巷道布置如图1所示，主采煤层同时为主含水层，埋深350m。揭煤时巷道涌水量达到320m3/h，最大为540m3/h，水压最大为2.7MPa，流砂现象严重，致使矿井无法正常掘进和回采。针对这种情况，通过向煤层施工疏水钻孔和掘进高处疏水巷道对煤层进行排水卸压，具体实施如下：
a.采用黄土、砂泥等材料填埋煤层露头区14；
b.从地面开凿斜井11至煤层13，然后顺煤层倾向掘进大巷12；
c.垂直大巷12分别掘进工作面A高处煤层疏水巷道1和工作面B高处煤层疏水巷道3，以及工作面A运煤巷道5和工作面B运煤巷道6，从而形成了工作面A和工作面B，煤层水流经大巷12由排水系统从斜井11排出；
d.对工作面A和工作面B的高处煤层工作面A高处煤层疏水巷道1和工作面B高处煤层疏水巷道3的煤帮上部注浆，形成工作面A注浆封堵墙2和工作面B注浆封堵墙4；
e.待煤层水排放完毕后进行工作面A和工作面B的开采，并依此进行其下部工作面C和工作面D的开采；
大巷12、高处煤层疏水巷道1、高处煤层疏水巷道3、工作面A运煤巷道5和工作面B运煤巷道6均需先打超前疏水钻孔后掘进，且煤层水压降至0.1MPa以下，涌水量降至100m3/h。
工作面A注浆封堵墙2和工作面B注浆封堵墙4的宽度应不小于3m。
Claims (3)
1.一种煤层为主含水层的高水高排水害防治方法，其特征在于如下步骤：
a．采用黄土、砂泥材料填埋煤层为主含水层矿区的煤层露头区（14）；
b．根据需要在地面垂直向下开凿斜井（11）直至煤层（13），然后从斜井（11）下方顺着煤层（13）倾向掘进大巷（12）；
c．在大巷（12）的掘进起点处布置排水系统，排水系统的管路通过斜井（11）延伸至地表；在大巷（12）两侧分别对称施工工作面A和工作面B，其中施工工作面A的方法为：垂直于巷道（12）走向掘进出工作面A高处煤层疏水巷道（1）和工作面A运煤巷道（5），连接工作面A高处煤层疏水巷道（1）和工作面A运煤巷道（5）后构成工作面A；施工工作面B的方法为：垂直于巷道（12）走向掘进出工作面B高处煤层疏水巷道（3）和工作面B运煤巷道（6），连接工作面B高处煤层疏水巷道（3）和工作面B运煤巷道（6）构成工作面B，掘进过程中利用排水系统将煤层中的煤层水流经大巷（12）从斜井（11）排出；
d．分别在工作面A高处煤层疏水巷道（1）和工作面B高处煤层疏水巷道（3）的煤帮上部注浆，等待注浆凝固后分别形成工作面A注浆封堵墙（2）和工作面B注浆封堵墙（4），从而防止地下水顺煤层倾向在重力作用下由前部向煤层（13）深部补充；
e．待煤层水被排水系统从斜井（11）排放完毕后，对工作面A和工作面B进行开采，从而完成一段大巷（12）的开采；
f. 重复步骤c，顺着大巷（12）走势，在工作面A前分别垂直大巷（12）走向掘进工作面C回风巷道（7）和工作面C运煤巷道（8）从而构成工作面C，在工作面B前分别垂直大巷（12）走向掘进工作面D回风巷道（9）和工作面D运煤巷道（10），从而构成工作面D，继续对工作面C和工作面D的开采；
g. 重复步骤f，直至将大巷（12）两侧的所有煤层开采完毕。
2.根据权利要求1所述的煤层为主含水层的高水高排水害防治方法，其特征在于：所述大巷（12）、工作面A高处煤层疏水巷道（1）、工作面B高处煤层疏水巷道（3）、工作面A运煤巷道（5）和工作面B运煤巷道（6）均需先打超前疏水钻孔后掘进，其中煤层水压需要降至0.1MPa以下，涌水量需要降至100m3/h后才能掘进。
3.根据权利要求1所述的煤层为主含水层的高水高排水害防治方法，其特征在于：所述工作面A注浆封堵墙（2）、工作面B注浆封堵墙（4）的宽度不小于3m。
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