CN111894671B - 一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法 - Google Patents
一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111894671B CN111894671B CN202010815904.5A CN202010815904A CN111894671B CN 111894671 B CN111894671 B CN 111894671B CN 202010815904 A CN202010815904 A CN 202010815904A CN 111894671 B CN111894671 B CN 111894671B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- hole
- pumping
- separation layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F16/00—Drainage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法,本发明主要针对井下无法实现巨厚泥岩上仰泄水孔施工、地面透孔难度过大的情况设计。该方法首先应掌握该地层条件,判断离层发育位置、导水裂隙带发育高度,由工作面中央位置对应地面开设多个抽水钻孔,每隔200~300m即依靠地面钻机至上而下垂直施工钻孔,一级钻孔穿过开孔段松散层,打至基岩层底界以下10~20m;二级钻孔下厚壁花管至可能发育离层的地层底部10~20m,在工作面推进至距离工作面100m之前进行抽水孔的抽排工作,通过厚壁花管吸收含水层及离层中的水,并设置矿用深井潜水泵对其进行排水,实现对离层空间的抽排与截流,解决了工作面顶板离层积水的问题。
Description
技术领域
本发明属于煤炭开采技术领域,具体涉及一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法。
背景技术
煤炭资源是我国国民经济的重要组成部分,但煤矿安全长年来受瓦斯、煤尘、水、火和顶板灾害等矿井五大灾害的影响严重,尤其随着开采深度的不断加深,矿井水害问题日益突出。受地质构造条件和水文地质条件及胡乱开采等因素的影响,我国煤层开采过程变得更加复杂,尤其在顶板受到多种水体的威胁时,顶板水问题十分突出。这些矿井水害造成巨大的经济损失和不良的社会影响,严重地威胁着煤炭资源的安全生产。较轻的突水事故会使突水工作面面临关闭停产,进行排水造成费用急增,严重则会造成淹井,危及国家财产和人民生命安全。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处,本发明提供了一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:合理确定采煤工作面参数,掌握工作面工程、水文地质条件与开采条件资料,计算工作面开采后导水裂缝带发育高度,判断离层发育位置,分析对离层有充水影响的含水层的层位;
步骤二:沿工作面推进方向,在工作面中央位置且垂直于地表处布置钻机;
步骤三:钻机垂直向下施工变径抽水钻孔,变径抽水钻孔包括一级钻孔与二级钻孔,一级钻孔直径大于二级钻孔,一级钻孔内嵌厚壁套管,为防止松散层段对厚壁套管的影响,在厚壁套管外采用水泥浆全套管进行隔离封闭;
步骤四:根据含水层情况确定二级钻孔的孔径,并由地层情况确定二级钻孔孔段长度,为防止钻孔堵孔与岩层移动使得钻孔破坏,故在二级钻孔中下入厚壁花管,通过厚壁花管吸收对离层有充水影响的含水层与离层中的水;
步骤五:含水层及离层积水区的水透过厚壁花管的孔壁进入抽水孔内,为排出抽水孔内的水,在抽水孔内安装矿用深井潜水水泵,由矿用深井潜水水泵将积水排出;
步骤六:钻孔布置完毕后随即进行对离层有充水影响的含水层的疏降工作,将含水层的水位降到安全值以下,实现离层补给的截流;随采煤工作面的推进离层也不断发育,待离层发育至抽水孔位置后,抽水孔抽排离层积水,从而降低离层水害的威胁。
进一步的,钻机布置在工作面中央位置对应地面位置,两钻孔之间间隔200~300m。
进一步的,一级钻孔开孔至基岩层底界下方10~20m;所述二级钻孔终孔位置为可能发育离层的地层底界下方10~20m处。
进一步的,深井潜水水泵安装在钻孔内部,实现对钻孔内部积水的抽排工作。
进一步的,地面抽水孔对离层空间的充水含水层进行疏降水工作,待工作面向前推进,离层空间进一步发育,随即进行对离层积水区的抽排工作。
进一步的,地面抽水孔为消除煤层顶板离层水害,即在采煤工作面推进至距离某一地面抽水孔100m之前,进行钻孔的抽排工作,工作面推进至钻孔后200m时,关闭该钻孔。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:本发明针对采场顶板突水危害,采用二开钻孔下厚壁花管的形式,借助花管吸收或挤出含水层中的水,可以避免岩体渗入钻孔内造成堵孔的现象;钻孔采用深井潜水水泵进行抽排水工作,潜水泵连续运转时间长,并且安装方便,不需要建造专门的泵房,使用以及维护简单;对离层空间的充水含水层进行水位疏降工作,对含水层中的地下水向离层空间补给进行截流,待工作面向前推进,离层空间进一步发育,进行对离层积水的抽排工作;对于地层中泥岩占比较大,有离层水涌水地质特征的矿井来说,采用地面抽水钻孔可以达到提前泄水的效果。
附图说明
图1为本发明的沿煤层倾斜方向地层剖面图。
图2为本发明的沿煤层走向方向地层剖面图。
图3为本发明的泄水钻孔剖面图。
图中:1、松散层;2、基岩层;3、可能发育离层的地层;4、隔水层;5、导水裂隙带;6、垮落带;7、煤层;8、变径抽水钻孔;9、水泥浆全套管;10、厚壁套管;11、深井潜水水泵;12、厚壁花管;13、离层积水区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示的本发明提供的技术方案如下,一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法,包括以下步骤:
步骤一:合理确定采煤工作面参数,掌握工作面工程、水文地质条件与开采条件资料,计算工作面开采后导水裂缝带发育高度,判断离层发育位置,分析对离层有充水影响的含水层的层位;
步骤二:沿工作面推进方向,在工作面中央位置且垂直于地表处布置钻机;
步骤三:钻机垂直向下施工变径抽水钻孔8,变径抽水钻孔8包括一级钻孔与二级钻孔,一级钻孔直径大于二级钻孔,一级钻孔内嵌厚壁套管10,为防止松散层1段对厚壁套管10的影响,在厚壁套管10外采用水泥浆全套管9进行隔离封闭;
步骤四:根据含水层情况确定二级钻孔的孔径,并由地层情况确定二级钻孔孔段长度,为防止钻孔堵孔与岩层移动使得钻孔破坏,故在二级钻孔中下入厚壁花管12,通过厚壁花管12吸收对离层有充水影响的含水层与离层中的水;
步骤五:含水层及离层积水区13的水透过厚壁花管12的孔壁进入抽水孔内,为排出抽水孔内的水,在抽水孔内安装矿用深井潜水水泵11,由矿用深井潜水水泵11将积水排出;
步骤六:钻孔布置完毕后随即进行对离层有充水影响的含水层的疏降工作,将含水层的水位降到安全值以下,实现离层补给的截流;随采煤工作面的推进离层也不断发育,待离层发育至抽水孔位置后,抽水孔抽排离层积水,从而降低离层水害的威胁。
优选的,钻机布置在工作面中央位置对应地面位置,两钻孔之间间隔200~300m。
优选的,一级钻孔开孔至基岩层2底界下方10~20m;所述二级钻孔终孔位置为可能发育离层的地层3底界下方10~20m处。
优选的,深井潜水水泵11安装在钻孔内部,实现对钻孔内部积水的抽排工作。
优选的,地面抽水孔对离层空间的充水含水层进行疏降水工作,待工作面向前推进,离层空间进一步发育,随即进行对离层积水区的抽排工作。
优选的,地面抽水孔为消除煤层7顶板离层水害,即在采煤工作面推进至距离某一地面抽水孔100m之前,进行钻孔的抽排工作,工作面推进至钻孔后200m时,关闭该钻孔。
以上,工作面即采煤工作面,又称回采工作面,是指煤炭的第一生产现场,也就是直接采煤处。
隔水层4是指透水性能差的岩层或土层,一般由致密的岩石或黏土构成,由于其空隙小,地下水不易透过。
垮落带6是指由采矿引起的上覆岩层破坏并向采空区垮落的岩层带,曾称冒落带。
地面抽水孔分为一级钻孔和二级钻孔,一级钻孔的直径大于二级钻孔的直径。一级孔的孔壁设有厚壁套管10,具有加固的作用,于地层中基岩层2采用水泥浆隔离封闭,防止钻孔堵塞,二级孔的孔壁设有厚壁花管12,用以吸收离层与含水层中的水。
根据覆岩的岩层结构计算煤层7顶板离层初次闭合位置和离层周期性闭合位置,根据离层初次闭合位置、离层周期性闭合位置确定第一个抽水孔的具体位置和其余相邻抽水孔的具体间距,并在采煤工作面推进的过程中,从工作面切眼向停采线的方向逐个施工多个地面抽水孔。
地面抽排主要针对井下无法实现巨厚泥岩上仰泄水孔施工、地面透孔难度过大的情况设计。例如永陇矿区招贤煤矿由于工作面上部安定组厚度达170m,大部分为泥岩,软化系数仅达0.25~0.6,软化性强且遇水膨胀,矿区地层中安定组泥岩段难以穿过,因此可以设计在地面施工钻孔至安定组上部离层空间,采用二级钻孔下入厚壁花管12配合深井潜水排沙泵11疏降含水层水位,对可能拓展的离层空间进行截流,并在当离层空间随工作面推进而张大后,对离层积水进行疏降,减少离层水量,降低离层水水压。
Claims (4)
1.一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:合理确定采煤工作面参数,掌握工作面工程、水文地质条件与开采条件资料,计算工作面开采后导水裂缝带发育高度,判断离层发育位置,分析对离层有充水影响的含水层的层位;
步骤二:沿工作面推进方向,在工作面中央位置且垂直于地表处布置钻机;
步骤三:钻机垂直向下施工变径抽水钻孔(8),变径抽水钻孔(8)包括一级钻孔与二级钻孔,一级钻孔直径大于二级钻孔,一级钻孔内嵌厚壁套管(10),为防止松散层(1)段对厚壁套管(10)的影响,在厚壁套管(10)外采用水泥浆全套管(9)进行隔离封闭;
步骤四:根据含水层情况确定二级钻孔的孔径,并由地层情况确定二级钻孔孔段长度,为防止钻孔堵孔与岩层移动使得钻孔破坏,故在二级钻孔中下入厚壁花管(12),通过厚壁花管(12)吸收对离层有充水影响的含水层与离层中的水;
步骤五:含水层及离层积水区(13)的水透过厚壁花管(12)的孔壁进入抽水孔内,为排出抽水孔内的水,在抽水孔内安装矿用深井潜水水泵(11),由矿用深井潜水水泵(11)将积水排出;
步骤六:钻孔布置完毕后随即进行对离层有充水影响的含水层的疏降工作,将含水层的水位降到安全值以下,实现离层补给的截流;随采煤工作面的推进离层也不断发育,待离层发育至抽水孔位置后,抽水孔抽排离层积水,从而降低离层水害的威胁;
所述地面抽水孔对离层空间的充水含水层进行疏降水工作,待工作面向前推进,离层空间进一步发育,随即进行对离层积水区(13)的抽排工作;
所述地面抽水孔为消除煤层(7)顶板离层水害,即在采煤工作面推进至距离某一地面抽水孔100m之前,进行钻孔的抽排工作,工作面推进至钻孔后200m时,关闭该钻孔。
2.根据权利要求1所述的针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法,其特征在于:所述钻机布置在工作面中央位置对应地面位置,两钻孔之间间隔200~300m。
3.根据权利要求1所述的针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法,其特征在于:所述一级钻孔开孔至基岩层(2)底界下方10~20m;所述二级钻孔终孔位置为可能发育离层的地层(3)底界下方10~20m处。
4.根据权利要求1所述的针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法,其特征在于:所述深井潜水水泵(11)安装在钻孔内部,实现对钻孔内部积水的抽排工作。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010815904.5A CN111894671B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010815904.5A CN111894671B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111894671A CN111894671A (zh) | 2020-11-06 |
CN111894671B true CN111894671B (zh) | 2022-06-24 |
Family
ID=73229006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010815904.5A Active CN111894671B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111894671B (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103643918B (zh) * | 2013-12-20 | 2016-01-20 | 北京大地高科煤层气工程技术研究院 | 一种针对奥陶系灰岩矿区的寻找及防止矿井渗水的方法 |
CN106089296B (zh) * | 2016-06-16 | 2018-09-18 | 陕西省煤田地质有限公司 | 一种煤层顶板离层水的防治办法 |
CN106703880B (zh) * | 2016-12-13 | 2017-12-29 | 中国矿业大学 | 矿用高位离层水疏放的直通式导流泄水孔及其施工方法 |
CN107100625B (zh) * | 2017-05-03 | 2019-08-13 | 中国矿业大学 | 覆岩注水充填降低导高的保水开采方法 |
CN108412453A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-17 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 一种煤炭开采水与瓦斯共治系统及施工方法 |
CN108999634B (zh) * | 2018-07-26 | 2019-07-05 | 中国矿业大学 | 地面钻孔实现水害防治和地表沉降控制的一孔多用方法 |
CN110761814B (zh) * | 2019-10-30 | 2021-05-04 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 基于预裂与注浆改性的顶板水控制方法 |
-
2020
- 2020-08-14 CN CN202010815904.5A patent/CN111894671B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111894671A (zh) | 2020-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102369397B1 (ko) | 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법 | |
CN104863629A (zh) | 一种利用复合钻孔抽覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法 | |
CN110397428B (zh) | 一种直井与u型对接井联合开采煤层气的驱替煤层气增产方法 | |
CN107420127B (zh) | 一种废弃煤矿地面卸压钻孔瓦斯治理新工艺 | |
CN100560937C (zh) | 一种薄基岩浅埋煤层长壁工作面保水开采方法 | |
CN102392677A (zh) | 煤层气储盖层立体缝网改造增透技术 | |
CN103953386A (zh) | 一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法 | |
CN107387082A (zh) | 一种弱化煤层坚硬顶板的方法 | |
CN106089291A (zh) | 一种协同抽采垮落式老空区及下煤层煤层气的方法 | |
CN111441817B (zh) | 煤层钻孔喷射压裂与采动压力协同作用强化瓦斯抽采方法 | |
CN109611146B (zh) | 一种离层水疏放注浆方法 | |
CN105351001A (zh) | 一种基于沿空留巷区域加固瓦斯抽采的方法 | |
CN105804754A (zh) | 一种煤层为主含水层矿井井筒揭煤方法 | |
CN109899105B (zh) | 一种用于煤岩互层煤层的低位多阶穿层钻孔瓦斯抽采方法 | |
CN110778317A (zh) | 一种采动过程中垮落带内地面注浆充填钻孔结构施工方法 | |
CN112832766B (zh) | 基于地面定向钻孔的立井井筒揭煤超前消突方法 | |
CN103362541A (zh) | 高瓦斯低透气性煤层区域性增加煤层透气性的方法 | |
CN111894671B (zh) | 一种针对工作面顶板离层水害的地面抽水孔抽排方法 | |
CN113107589B (zh) | 一种煤层顶板含水层地面超前预疏放水方法 | |
CN114278372B (zh) | 一种巨厚富含水层井下定向钻孔区域导流布置方法 | |
CN103291307B (zh) | 一种富水岩层钻孔超前疏干方法 | |
CN111075502B (zh) | 一种防治煤矿水和瓦斯喷孔的方法 | |
CN111894672B (zh) | 一种采用地面泄水钻孔超前治理采场顶板离层水害的方法 | |
CN113187513B (zh) | 煤矿高位离层水害注浆-泄水综合治理方法 | |
CN112302715B (zh) | 一种松软砂岩含水层疏降方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |