CN107227973A - 薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,包括采前筑坝铺管打泄水孔、采中裂缝封堵、采后回填压实等步骤。本薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法结合煤矿工作面接续情况、地表沟谷赋存特点、井下排水情况及其它影响因素,采取拦截、封堵、疏导的技术方案,采用改变充水通道的方式,可有效对工作面过沟开采存在的雨季洪流进行防治,进而实现降低地表雨季洪流通过导水裂缝灌入到井下引发矿井突水灾害发生的风险。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全生产的技术领域,尤其涉及一种薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法。
背景技术
矿井在建设和生产过程中,地面水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入矿井,当矿井涌水超过正常排水能力时,就造成矿井水灾,通常也称为透水;冒落带指采矿工作面放顶后引起的直接垮落破坏,该带不仅透水而且透砂;裂隙带是指冒落带之上大量出现的切层、离层和断裂隙或裂隙发育带,该带不会透砂但能透水;冒落带和裂隙带合称导水裂隙带,导水裂隙带发育高度、采矿扰动及顶板围岩运移等影响因素均对防治裂隙水至关重要。
浅埋煤层,一般认为是埋深小于150米、岩层与载荷层厚度之比小于1,顶板体现单一关键层结构特征,来压具有明显动载。我国西北部矿区多数为浅埋煤层,随着煤炭开采范围的扩大,地下沙层潜水进入采空区,阻断了地表水的补给源,产流区的河流也通过基岩较薄的河道渗入采空区,因此对浅埋煤层的继续开采及过沟开采造成威胁。
目前裂隙水灾大多以后方采空区滞后突水,目前治理裂隙水的方法通常是采前物探、钻探疏放水,通过井上下物探、井上下钻探等方式可解除采空区积水的威胁,但是依然存在地表雨季洪流通过导水裂 缝灌入到井下引发矿井突水灾害发生的威胁。
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,研究设计出一种薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,以克服上述缺陷。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,根据工作面接续情况、地表沟谷赋存特点、井下排水现状等影响因素采用改变充水通道的方式,实现有效解决工作面过沟开采存在的雨季洪流威胁。
为解决上述问题,本发明公开了一种薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于包含如下具体步骤:
步骤一:采前筑坝铺管打泄水孔,其包含了筑坝、铺管以及打泄水孔,所述筑坝为回采前根据现场实际地形踏勘,在工作面采动影响范围外建拦水坝以拦截沟谷在强暴雨时产生的地表径流,所述铺管为铺设排水管道将坝体内的水及时导流至塌陷区的下游,所述打泄水孔为在塌陷区上游施工泄水孔,将坝体内来不及排出的水通过泄水孔分流至工作面邻近的采空区内,确保洪水不会越坝进入到塌陷区内;
步骤二:采中裂缝封堵,其具体过程为在工作面推进过程中,针对沟谷内出现的地裂缝采用柔性阻燃材料及时封堵,切断越坝洪流进入到井下的通道,保证工作面正常回采;
步骤三:采后回填压实:当工作面推过沟谷地段后,首先进行回填压实,使塌陷区的沟谷段恢复至自然流水坡度;然后等塌陷区完全 稳定后,对回填后河床再次出现的裂缝,再向下开挖并铺设膨润土,压实后再铺设碎石,将塌陷区积水线与下游积水线重新连接,整体上形成一个排洪畅通的人工河床,确保雨季洪流能够顺利流出塌陷区。
其中,所述的步骤一中拦水坝位于塌陷区上游与两条沟谷交汇处下游之间。
其中,所述的步骤一在泄水孔周边修建用沙袋堆积的集水坝。
其中,所述的步骤二中的柔性阻燃材料采用水溶性聚氨酯高分子灌浆材料。
其中,所述的步骤二中封堵时将注浆管直接放至地面下设定深度的裂缝内,从裂缝底部采用上行分段注浆方式,逐层向上进行注浆。
其中,逐层向上进行注浆包含如下步骤:
第一步,在地表安置注浆管至地表以下10m,扩散半径按2.5m计算,注浆管间距4m,灌注水溶性聚氨酯高分子灌浆材料,确定发泡倍率为20~25倍,用于充填较大的缝隙,防止二次注浆时浆液流失;
第二步,在地表以下0m~5m的部位,实施二次注浆,按扩散半径5m计算,注浆管间距8m,灌注水溶性聚氨酯高分子灌浆材料,确定发泡倍率为6倍,用于充填和加固地表的缝隙,若地表裂缝较大,则采取分步多次注浆的方式,每次灌浆量不得大于150kg。
其中,所述的步骤三中再向下开挖并铺设膨润土的过程中采取整体河道开挖深度100cm,其下部每隔25cm深度自上而下重回填粘性土并分层回填,同时敷设防水材料以增强抗渗性。
通过上述结构可知,本发明的薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法与现有技术相比,本薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法可结合煤矿工作面接续情况、地表沟谷赋存特点、井下排水情况及其它影响因素,采取拦截、封堵、疏导的技术方案,采用改变充水通道的方式,可有效对工作面过沟开采存在的雨季洪流进行防治,进而实现降低地表雨季洪流通过导水裂缝灌入到井下引发矿井突水灾害发生的风险。
本发明的详细内容可通过后述的说明及得到。
具体实施方式
所述薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法包括根据物探、钻探情况对工作面水文地质条件、突水危险性进行综合评价,具体步骤如下:
步骤一:采前筑坝铺管打泄水孔,其包含了筑坝、铺管以及打泄水孔,所述筑坝为回采前根据现场实际地形踏勘,在工作面采动影响范围外的塌陷区上游与两条沟谷交汇处下游之间建拦水坝以拦截沟谷在强暴雨时产生的地表径流,所述铺管为铺设排水管道将坝体内的水及时导流至塌陷区的下游,所述打泄水孔为在塌陷区上游施工泄水孔,将坝体内来不及排出的水通过泄水孔分流至工作面邻近的采空区内,确保洪水不会越坝进入到塌陷区内;优选的是,为了将洪水顺利排至采空区下游,使用潜水排污泵与排水管道直接连通以进行主动排水,其中,为了提高泄水孔分流效率,还可在泄水孔周边修建集水坝, 所述集水坝采用用沙袋堆积方式。
步骤二:采中裂缝封堵,其具体过程为在工作面推进过程中,针对沟谷内出现的地裂缝采用柔性阻燃材料及时封堵,切断越坝洪流进入到井下的通道,保证工作面正常回采,其中,工作面回采后地面一旦出现塌陷裂缝,需要立即进行快速注浆充填,确保地表洪流不会进入到矿井内,并为后续泥土回填不向采空区漏失起到“止漏垫”的作用,优选的是,所述注浆充填的裂缝深度为10m,由于充填工作开展期间,地表移动变形仍处于发展阶段,整个断裂岩层处于不稳定状态,因此采用柔性防水阻燃的化学材料进行封堵,从而实现确保地表变形、岩层错动期间不影响材料的隔水性能及封堵裂缝质量的效果。
其中,所述柔性阻燃材料可采用水溶性聚氨酯高分子灌浆材料,所述注浆充填为将注浆管直接放到地面下10m深度的裂缝内,从裂缝底部采用上行分段注浆方式,逐层向上进行注浆,分段注浆长度暂定为4m,施工过程中视注浆效果可进行适当调整,其中可实行二步注浆:
第一步,在地表安置注浆管至地表以下10m,扩散半径为2.5m,注浆管间距4m,灌注水溶性聚氨酯高分子灌浆材料,确定发泡倍率为20~25倍,用于充填较大的缝隙,防止二次注浆时浆液流失;
第二步,在地表以下0m~5m的部位,实施二次注浆,按扩散半径5m计算,注浆管间距8m,灌注水溶性聚氨酯高分子灌浆材料,确定发泡倍率为6倍,用于充填和加固地表的缝隙,若地表裂缝较大,则采取分步多次注浆的方式,每次灌浆量不得大于150kg。
步骤三:采后回填压实,其具体过程为当地裂缝封堵完毕后,就地取土进行人工回填塌陷坑,并砸实,防止雨水沿裂隙裂缝灌入井下,其中,可在沟谷两侧各10m范围内进行人工封填,并砸实,优选的是,初次回填结束标准是恢复河床原有的高度,将小南沟塌陷区积水线与下游积水线重新连接起来,整体上形成一个排洪畅通的人工河床,确保雨季洪流能够顺利流出塌陷区。
工作面推过后,覆岩层垮落,此后阶段出现裂隙会增大,可结合现场实际情况采用多次封堵技术,时间间隔48~72h,直到塌陷区稳定。
工作面完全推采穿越河道塌陷区稳定后,对地表沟壑处垮落积土现场处理,防止二次垮落堵塞河道;对回填后河床再次出现的裂缝,采取整体河道开挖深度100cm,其下部每隔25cm深度自上而下重回填粘性土并分层回填,同时敷设防水材料,增强抗渗性。
根据突水形成的四个必要条件,只要改变其中一个条件就可以避免突水灾害的发生,据此本薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法可结合煤矿工作面接续情况、地表沟谷赋存特点、井下排水情况及其它影响因素,采取拦截、封堵、疏导的技术方案,采用改变充水通道的方式,可有效对工作面过沟开采存在的雨季洪流进行防治,进而实现降低地表雨季洪流通过导水裂缝灌入到井下引发矿井突水灾害发生的风险。
显而易见的是,以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过,但本发 明不限制在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子,本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (7)
1.一种薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于包含如下具体步骤:
步骤一:采前筑坝铺管打泄水孔,其包含了筑坝、铺管以及打泄水孔,所述筑坝为回采前根据现场实际地形踏勘,在工作面采动影响范围外建拦水坝以拦截沟谷在强暴雨时产生的地表径流,所述铺管为铺设排水管道将坝体内的水及时导流至塌陷区的下游,所述打泄水孔为在塌陷区上游施工泄水孔,将坝体内来不及排出的水通过泄水孔分流至工作面邻近的采空区内,确保洪水不会越坝进入到塌陷区内;
步骤二:采中裂缝封堵,其具体过程为在工作面推进过程中,针对沟谷内出现的地裂缝采用柔性阻燃材料及时封堵,切断越坝洪流进入到井下的通道,保证工作面正常回采;
步骤三:采后回填压实:当工作面推过沟谷地段后,首先进行回填压实,使塌陷区的沟谷段恢复至自然流水坡度;然后等塌陷区完全稳定后,对回填后河床再次出现的裂缝,再向下开挖并铺设膨润土,压实后再铺设碎石,将塌陷区积水线与下游积水线重新连接,整体上形成一个排洪畅通的人工河床,确保雨季洪流能够顺利流出塌陷区。
2.根据权利要求1所述的薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于,所述的步骤一中拦水坝位于塌陷区上游与两条沟谷交汇处下游之间。
3.根据权利要求1所述的薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于,所述的步骤一在泄水孔周边修建用沙袋堆积的集水坝。
4.根据权利要求1所述的薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于,所述的步骤二中的柔性阻燃材料采用水溶性聚氨酯高分子灌浆材料。
5.根据权利要求1所述的薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于,所述的步骤二中封堵时将注浆管直接放至地面下设定深度的裂缝内,从裂缝底部采用上行分段注浆方式,逐层向上进行注浆。
6.根据权利要求5所述的薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于逐层向上进行注浆包含如下步骤:
第一步,在地表安置注浆管至地表以下10m,扩散半径按2.5m计算,注浆管间距4m,灌注水溶性聚氨酯高分子灌浆材料,确定发泡倍率为20~25倍,用于充填较大的缝隙,防止二次注浆时浆液流失;
第二步,在地表以下0m~5m的部位,实施二次注浆,按扩散半径5m计算,注浆管间距8m,灌注水溶性聚氨酯高分子灌浆材料,确定发泡倍率为6倍,用于充填和加固地表的缝隙,若地表裂缝较大,则采取分步多次注浆的方式,每次灌浆量不得大于150kg。
7.根据权利要求1所述的薄基岩浅埋煤层过沟开采工作面水灾防治方法,其特征在于,所述的步骤三中再向下开挖并铺设膨润土的过程中采取整体河道开挖深度100cm,其下部每隔25cm深度自上而下重回填粘性土并分层回填,同时敷设防水材料以增强抗渗性。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171003 |