CN114687796A - 一种综合治理顶板老空水的系统 - Google Patents
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Abstract
一种综合治理顶板老空水的系统，包括井下水仓地面永久排水系统、地面钻孔贯通采空区井下放水系统、地面钻孔贯通采空区直排水系统、地面大孔径抽水井排水系统和老矿井下水仓地面永久排水系统。本发明以双系煤层开采的地质条件，把上覆侏罗系不同位置的老空水采用最经济有效的方法进行抽排，降低了石炭系煤层开采顶板突水危险性，保证了石炭系特厚煤层开采矿井的安全高效。可以有效疏排上部老空水，避免特厚煤层开采发生老空水下泄，避免造成矿井发生大范围突水事故。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下水害治理技术领域，具体涉及一种综合治理顶板老空水的系统。
背景技术
随着我国煤炭的大量开采，浅部煤炭资源已接近枯竭，煤炭开采逐渐进入深部。浅部煤炭开采后形成了大量的采空区，地下水通过导水裂隙进入采空区，采空区内的遗留煤炭也会产生大量的有害气体，导致深部煤炭开采时，面临顶板采老空水下泄的威胁，严重制约煤炭的安全高效开采。为保证下部煤层的安全开采，需要将顶板老空水排放掉，来保证下部工作面的快速安全回采。因此提出了一种综合治理顶板老空水的系统，能够及时的将老空水排放至安全地点，保证矿井和工作面不发生顶板老空水大量下泄，避免安全事故的发生。对我国多层煤炭开采顶板水治理具有重要的现实意义。
申请号为201810250858.1的专利公开了基于井下束状定向钻孔的矿井老空水精确探放方法，它指出了利用物探方法圈定老空区的大概空间范围以指导钻孔设计，然后利用束状定向钻孔主孔查明老空区具体位置，再利用垂向分支孔、轴向分支孔和横向分支孔等查明老空区具体空间参数和充水情况，并进行老空水疏放。此专利的方法对近距离煤层具有较大适用性，但是对于远距离煤层适用性较差，尤其下部待开采煤层距离采空区较远，且上覆存在多层采空区，上部采空区内的水量大。因此，亟需设计一种综合治理顶板老空水的系统，提前疏放掉顶板老空水，避免发生井下突事故，实现矿井的安全高效生产。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种综合治理顶板老空水的系统；其可实现超大储量的老空水排放，并且可对排水系统进行整体调控，根源上杜绝了老空水下泄灾害的发生，可有效确保井下安全生产。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种综合治理顶板老空水的系统，包括井下水仓地面永久排水系统、地面钻孔贯通采空区井下放水系统、地面钻孔贯通采空区直排水系统、地面大孔径抽水井排水系统和老矿井下水仓地面永久排水系统；
井下水仓地面永久排水系统通过矿井原有的抽排水管路，将矿井生产以及下泄的老空水排放至矿井的中央水仓，中央水仓位于特厚煤层下方，通过泵排的方式，将中央水仓内的储水抽排至地面；
地面钻孔贯通采空区井下放水系统是通过一个钻孔将多个采空区进行联通，在地面选择合适的地点布置钻机，钻进一个贯通上部采空区至下部特厚煤层的钻孔，在特厚煤层巷道内布设第一排水管，将采空区井下放出的水通过自流的方式排入中央水仓；
地面钻孔贯通采空区直排水系统是在地面垂直向下布置抽水钻孔和排水钻孔，抽水钻孔和排水钻孔下端伸入到井下的临时水仓内，在特厚煤层巷道内布设第二排水管，各层采空区的老空水可通过钻孔自流至井下临时水仓，然后通过抽水钻孔将临时水仓的储水泵排到地面；
地面大孔径抽水井排水系统是在地面在建立抽排泵站，垂直向下钻进一个大孔径的抽排钻孔，该抽排钻孔下端伸入到邻近地面的采空区，抽排泵站直接将邻近地面的采空区内的老空水抽排到地面；
老矿井下水仓地面永久排水系统是重新利用原有老矿井中央水仓空间，在地面建设抽排水泵站，利用千米定向钻机在采空区和老矿中央水仓之间钻出一个贯通的钻孔，将采空区的老空水靠自流疏放至老矿中央水仓，再施工一个永久的抽排钻孔，抽排钻孔下端与老矿中央水仓贯通，将老矿中央水仓内的储水抽排到地面。
井下水仓地面永久排水系统在矿井生产过程中不间断运行，在超过泵排承受能力时，启用其他排水系统。
地面钻孔贯通采空区井下放水系统在上部采空区钻孔段下入带有过滤网的套管，防止老空水下流过程中裹挟的碎石颗粒堵塞套管；在特厚煤层位置下放10～20m套管，防止长时间流水导致周围岩石逐渐破断，造成冒顶。
地面钻孔贯通采空区直排水系统的排水钻孔在施工时，在采空区位置设置带有过滤网的套管，防止老空水下流过程中裹挟的碎石颗粒堵塞套管，在特厚煤层终孔位置下放10～20m套管，防止长时间流水导致周围岩石逐渐破坏；在抽水钻孔施工时，为保证抽水钻孔的有效抽排效果，在抽排孔内下设套管防止塌孔，并在套管内布置抽水管路。
老矿井下水仓地面永久排水系统中在施工一个永久的抽排钻孔时，全抽排钻孔内设置套管，在套管中间设置抽水管路，通过抽水管路抽排老矿中央水仓内的储水。
采用上述技术方案，本发明综合利用以上五种排水系统采用井下水仓地面永久排水系统、地面钻孔贯通采空区井下排水系统、地面钻孔贯通采空区直排水系统、地面大孔径抽水井排水系统、老矿井下水仓地面永久排水系统等五种综合防治水技术。本发明以双系煤层开采的地质条件，把上覆侏罗系不同位置的老空水采用最经济有效的方法进行抽排，降低了石炭系煤层开采顶板突水危险性，保证了石炭系特厚煤层开采矿井的安全高效。可以有效疏排上部老空水，避免特厚煤层开采发生老空水下泄，避免造成矿井发生大范围突水事故。
附图说明
图1是本发明在结构位置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种综合治理顶板老空水的系统，包括井下水仓地面永久排水系统、地面钻孔贯通采空区井下放水系统、地面钻孔贯通采空区直排水系统、地面大孔径抽水井排水系统和老矿井下水仓地面永久排水系统；
井下水仓地面永久排水系统通过矿井原有的抽排水管路，将矿井生产以及下泄的老空水排放至矿井的中央水仓，中央水仓位于特厚煤层下方，通过泵排的方式，将中央水仓内的储水抽排至地面；
地面钻孔贯通采空区井下放水系统是通过一个钻孔将多个采空区进行联通，在地面选择合适的地点布置钻机，钻进一个贯通上部采空区至下部特厚煤层的钻孔，在特厚煤层巷道内布设第一排水管，将采空区井下放出的水通过自流的方式排入中央水仓；
地面钻孔贯通采空区直排水系统是在地面垂直向下布置抽水钻孔和排水钻孔，抽水钻孔和排水钻孔下端伸入到井下的临时水仓内，在特厚煤层巷道内布设第二排水管，各层采空区的老空水可通过钻孔自流至井下临时水仓，然后通过抽水钻孔将临时水仓的储水泵排到地面；
地面大孔径抽水井排水系统是在地面在建立抽排泵站，垂直向下钻进一个大孔径的抽排钻孔，该抽排钻孔下端伸入到邻近地面的采空区，抽排泵站直接将邻近地面的采空区内的老空水抽排到地面；
老矿井下水仓地面永久排水系统是重新利用原有老矿井中央水仓空间，在地面建设抽排水泵站，利用千米定向钻机在采空区和老矿中央水仓之间钻出一个贯通的钻孔，将采空区的老空水靠自流疏放至老矿中央水仓，再施工一个永久的抽排钻孔，抽排钻孔下端与老矿中央水仓贯通，将老矿中央水仓内的储水抽排到地面。
井下水仓地面永久排水系统在矿井生产过程中不间断运行，在超过泵排承受能力时，启用其他排水系统。
地面钻孔贯通采空区井下放水系统在上部采空区钻孔段下入带有过滤网的套管，防止老空水下流过程中裹挟的碎石颗粒堵塞套管；在特厚煤层位置下放10～20m套管，防止长时间流水导致周围岩石逐渐破断，造成冒顶。
地面钻孔贯通采空区直排水系统的排水钻孔在施工时，在采空区位置设置带有过滤网的套管，防止老空水下流过程中裹挟的碎石颗粒堵塞套管，在特厚煤层终孔位置下放10～20m套管，防止长时间流水导致周围岩石逐渐破坏；在抽水钻孔施工时，为保证抽水钻孔的有效抽排效果，在抽排孔内下设套管防止塌孔，并在套管内布置抽水管路。
老矿井下水仓地面永久排水系统中在施工一个永久的抽排钻孔时，全抽排钻孔内设置套管，在套管中间设置抽水管路，通过抽水管路抽排老矿中央水仓内的储水。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种综合治理顶板老空水的系统，其特征在于：包括井下水仓地面永久排水系统、地面钻孔贯通采空区井下放水系统、地面钻孔贯通采空区直排水系统、地面大孔径抽水井排水系统和老矿井下水仓地面永久排水系统；
井下水仓地面永久排水系统通过矿井原有的抽排水管路，将矿井生产以及下泄的老空水排放至矿井的中央水仓，中央水仓位于特厚煤层下方，通过泵排的方式，将中央水仓内的储水抽排至地面；
地面钻孔贯通采空区井下放水系统是通过一个钻孔将多个采空区进行联通，在地面选择合适的地点布置钻机，钻进一个贯通上部采空区至下部特厚煤层的钻孔，在特厚煤层巷道内布设第一排水管，将采空区井下放出的水通过自流的方式排入中央水仓；
地面钻孔贯通采空区直排水系统是在地面垂直向下布置抽水钻孔和排水钻孔，抽水钻孔和排水钻孔下端伸入到井下的临时水仓内，在特厚煤层巷道内布设第二排水管，各层采空区的老空水可通过钻孔自流至井下临时水仓，然后通过抽水钻孔将临时水仓的储水泵排到地面；
地面大孔径抽水井排水系统是在地面在建立抽排泵站，垂直向下钻进一个大孔径的抽排钻孔，该抽排钻孔下端伸入到邻近地面的采空区，抽排泵站直接将邻近地面的采空区内的老空水抽排到地面；
老矿井下水仓地面永久排水系统是重新利用原有老矿井中央水仓空间，在地面建设抽排水泵站，利用千米定向钻机在采空区和老矿中央水仓之间钻出一个贯通的钻孔，将采空区的老空水靠自流疏放至老矿中央水仓，再施工一个永久的抽排钻孔，抽排钻孔下端与老矿中央水仓贯通，将老矿中央水仓内的储水抽排到地面。
2.根据权利要求1所述的一种综合治理顶板老空水的系统，其特征在于：井下水仓地面永久排水系统在矿井生产过程中不间断运行，在超过泵排承受能力时，启用其他排水系统。
3.根据权利要求1所述的一种综合治理顶板老空水的系统，其特征在于：地面钻孔贯通采空区井下放水系统在上部采空区钻孔段下入带有过滤网的套管，防止老空水下流过程中裹挟的碎石颗粒堵塞套管；在特厚煤层位置下放10～20m套管，防止长时间流水导致周围岩石逐渐破断，造成冒顶。
4.根据权利要求1所述的一种综合治理顶板老空水的系统，其特征在于：地面钻孔贯通采空区直排水系统的排水钻孔在施工时，在采空区位置设置带有过滤网的套管，防止老空水下流过程中裹挟的碎石颗粒堵塞套管，在特厚煤层终孔位置下放10～20m套管，防止长时间流水导致周围岩石逐渐破坏；在抽水钻孔施工时，为保证抽水钻孔的有效抽排效果，在抽排孔内下设套管防止塌孔，并在套管内布置抽水管路。
5.根据权利要求1所述的一种综合治理顶板老空水的系统，其特征在于：老矿井下水仓地面永久排水系统中在施工一个永久的抽排钻孔时，全抽排钻孔内设置套管，在套管中间设置抽水管路，通过抽水管路抽排老矿中央水仓内的储水。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117248962A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 太原理工大学 | 治理小窑巷柱式遗留煤柱间老空水的方法 |
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Cited By (2)
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| CN117248962A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 太原理工大学 | 治理小窑巷柱式遗留煤柱间老空水的方法 |
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