CN112576306A - 一种大水矿井顶板涌水量降控的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，具体包括以下步骤：分析矿井径流条件，确定治理点所在位置；在径流的入流边界所在位置对应的井下煤层位置施工巷道，巷道需正常支护及通风，井下巷道作为井下探测及治理施工的场所；计算导水裂缝带波及高度，确定导水裂缝带所波及的岩层，再根据地层结构遴选出波及岩层中的厚层状的含水层，此含水层作为治理的岩层；井下物探确定富水异常区，对确定的治理岩层内的富水异常区井下定向打钻注浆，其能够有效减小大水矿井顶板涌水量、排水费用及矿井开采对环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及矿山防治水领域，具体涉及一种大水矿井顶板涌水量降控的方法。
背景技术
煤层顶板具有厚层状的富水基岩含水层时，矿井顶板往往呈现大流量涌水状态，增加了矿井的排水费用，恶化了采煤环境，增加了采煤成本投入，同时大量抽排地下水也造成一定的环境影响。
在我国鄂尔多斯盆地的榆林、鄂尔多斯、彬长、陇东、宁东等地区，矿井顶板涌水量超过1000m3/h、单工作面涌水量超过500m3/h的比比皆是，很多的矿井甚至超过2000m3/h。涌水量最大的锦界煤矿最大涌水量超过5000m3/h，年综合排水费用超过1亿元。此类矿井一般具有一些相似的水文地质特征：①煤层顶板具有厚层状的富水含水层，比如鄂尔多斯盆地主采侏罗系煤层，煤层顶板发育直罗组下段砂岩，为孔隙-微裂隙结构，孔隙率较高，厚度普遍超过百米，具有一定的渗透性；②此区域煤层普遍较厚，煤层开采形成的导水裂缝带普遍波及厚层状的顶板含水层，即顶板含水层为矿井、工作面主要充水水源。
煤层开采采用提前疏放的措施防治采煤工作面顶板水害，此部分顶板水为静态储量，静态补给总量一般相对恒定，水量较为有限，开采前的疏放量已超过此储量。工作面开采过程中及停采后的涌水主要为动态补给量，为顶板导水裂缝带所波及含水层的外围水稳定侧向补给采煤工作面及采空区。动态补给量波及的范围大，源源不断。减小动态补给量是降控整个矿井涌水量的最主要途径。常规情况下可考虑采用矿井全帷幕注浆的方式，在矿井周圈通过注浆形成防水帷幕，减小矿井外围周圈水向矿井补给是减小矿井涌水量的重要技术途径，但全矿井帷幕注浆工程量巨大，投资高，实施的可能性小。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，其能够有效减小大水矿井顶板涌水量，减小排水费用，减小矿井开采对环境的影响。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，具体包括以下步骤：
S1、分析矿井径流条件，确定治理点所在位置；
S2、在径流的入流边界所在位置对应的井下煤层位置施工巷道，巷道需正常支护及通风，井下巷道作为井下探测及治理施工的场所；
S3、计算导水裂缝带波及高度，确定导水裂缝带所波及的岩层，再根据地层结构遴选出波及岩层中的厚层状的含水层，此含水层作为治理的岩层；
S4、井下物探确定富水异常区，确定具体治理区域；
S5、富水异常区井下定向打钻注浆。
优选地，步骤S1中，收集区域及矿井的水文地质资料，分析矿井所在区域的整体径流环境，即整体的补径排条件，地下水径流方向；确定矿井地下水的补给边界，即入流边界，此边界作为治理点所在位置。
优选地，步骤S3中，根据开采煤层厚度、顶板岩层结构及物理力学性质，依据相关规范结合区域、矿井经验，计算煤层开采顶板导水裂缝带波及的高度。
优选地，步骤S4中，采用直流电法或瞬变电磁法，在井下巷道对顶板裂缝带波及的、已经确定的含水层进行地球物理探测，确定其在矿井水补给边界位置的富水异常区，此异常区一般导水性较强，为矿井补给边界中水补给的重要通道，此异常区为治理的区域。
优选地，步骤S5中，针对物探确认矿井补给边界的导水裂缝带波及的顶板含水层的富水异常区，井下巷道作为钻场，布置定向钻孔进入异常区，对异常区进行注浆，减小异常区的渗透性，增大其阻水能力，从而减小矿井补给边界的净流量，进而降控矿井的涌水量。
本发明的有益效果在于：本方法降控矿井总体涌水量采用了仅针对重点区段、区块的进行，经济投入及治理效果的综合价值高，其能够有效减小大水矿井顶板涌水量，减小排水费用，减小矿井开采对环境的影响。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，具体包括以下步骤：
S1、分析矿井径流条件，确定治理点所在位置；收集区域及矿井的水文地质资料，分析矿井所在区域的整体径流环境，即整体的补径排条件，地下水径流方向；确定矿井地下水的补给边界，即入流边界，此边界作为治理点所在位置；
S2、在径流的入流边界所在位置对应的井下煤层位置施工巷道，巷道需正常支护及通风，井下巷道作为井下探测及治理施工的场所；
S3、计算导水裂缝带波及高度，根据开采煤层厚度、顶板岩层结构及物理力学性质，依据相关规范结合区域、矿井经验，计算煤层开采顶板导水裂缝带波及的高度；再根据地层结构，确定导水裂缝带所波及的岩层，遴选出波及岩层中的厚层状的含水层，此含水层作为治理的岩层；
S4、井下物探确定富水异常区；采用直流电法或瞬变电磁法，在井下巷道对顶板裂缝带波及的、已经确定的含水层进行地球物理探测，确定其在矿井水补给边界位置的富水异常区，此异常区一般导水性较强，为矿井补给边界中水补给的重要通道，此异常区为治理的区域；
S5、异常区井下定向打钻注浆；针对物探确认矿井补给边界的导水裂缝带波及的顶板含水层的富水异常区，井下巷道作为钻场，布置定向钻孔进入异常区，对异常区进行注浆，减小异常区的渗透性，增大其阻水能力，从而减小矿井补给边界的净流量，进而降控矿井的涌水量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、分析矿井径流条件，确定治理点所在位置；
S2、在径流的入流边界所在位置对应的井下煤层位置施工巷道，巷道需正常支护及通风，井下巷道作为井下探测及治理施工的场所；
S3、计算导水裂缝带波及高度，确定导水裂缝带所波及的岩层，再根据地层结构遴选出波及岩层中的厚层状的含水层，此含水层作为治理的岩层；
S4、井下物探确定富水异常区，确定具体治理区域；
S5、富水异常区井下定向打钻注浆。
2.如权利要求1所述的一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，其特征在于，步骤S1中，收集区域及矿井的水文地质资料，分析矿井所在区域的整体径流环境，即整体的补径排条件，地下水径流方向；确定矿井地下水的补给边界，即入流边界，此边界作为治理点所在位置。
3.如权利要求1所述的一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，其特征在于，步骤S3中，根据开采煤层厚度、顶板岩层结构及物理力学性质，依据相关规范结合区域、矿井经验，计算煤层开采顶板导水裂缝带波及的高度。
4.如权利要求1所述的一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，其特征在于，步骤S4中，采用直流电法或瞬变电磁法，在井下巷道对顶板裂缝带波及的、已经确定的含水层进行地球物理探测，确定其在矿井水补给边界位置的富水异常区。
5.如权利要求1所述的一种大水矿井顶板涌水量降控的方法，其特征在于，步骤S5中，针对物探确认矿井补给边界的导水裂缝带波及的顶板含水层的富水异常区，井下巷道作为钻场，布置定向钻孔进入异常区，对异常区进行注浆。
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