一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法技术

本发明专利技术涉及矿井地质领域，公开一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，在要开采煤层形成的巷道中向采空区实施钻孔，并通过钻孔观测采空区中的水面距离黄泥顶部的距离L，以及黄泥的厚度D；通过未揭露黄泥的钻孔直接放水，放水结束后对未揭露黄泥的钻孔实施封孔；从揭露黄泥的钻孔处采用电牵引疏放水；揭露黄泥的钻孔放水结束后，对揭露黄泥的钻孔进行加固；在采空区同一水平向上实施截水孔，截水孔实施的目的层位是隔水层；煤层开采过程对涌水点实施监测，发现涌水点后，对涌水点在采空区和煤层之间段进行加固，然后将涌水点推过，使涌水点进入压实区。本发明专利技术具有简单易实施、无突泥风险以及能有效降低突水风险的特点。

A Water Exploration and Drainage Method for Coal Seam Mining under Goaf with Yellow Mud Grouting

The invention relates to the field of mine geology, and discloses a method of exploring and discharging water for coal seam mining under the goaf with yellow mud grouting, which drills holes into the goaf in the roadway formed by the coal seam to be mined, and observes the distance L between the water surface of the goaf and the top of the yellow mud and the thickness D of the yellow mud by drilling holes in the goaf, and directly discharges water through the boreholes not uncovered the Yellow mud, and after discharging, The drilling hole is sealed; the water is drained by electric traction from the drilling hole where the yellow mud is exposed; the drilling hole which exposes the yellow mud is strengthened after the drilling hole which exposes the yellow mud is drained; the water-cut hole is implemented in the same horizontal direction of the goaf, and the water-cut hole is implemented in the water-proof layer; the water-inrush point is monitored in the coal seam mining process, and the water-inrush point is located in the goaf and coal seam after the water-inrush point is discovered. The section is strengthened, and then the water inflow point is pushed through to make the water inflow point enter the compaction area. The invention has the characteristics of simple implementation, no mud outburst risk and effective reduction of water inrush risk.

【技术实现步骤摘要】
一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法
本专利技术涉及矿井地质领域，与安全工程领域有一定的交叉，尤其涉及一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法。
技术介绍
我国煤炭开采普遍受水害威胁，目前水害是仅次于瓦斯灾害的第二大灾害。水害严重的煤矿，水害常常会照成人员伤亡和数额巨大的经济损失。因此，煤矿开采工程必须开展水害防治工作。但煤矿开采时可能同时受到水和火两种灾害的影响，而煤炭开采造成的采空区残留煤渣需要用黄泥覆盖采空区。一旦黄泥覆盖了采空区，下煤层开采时就面临以下问题：1)不实施探放水工程，可能面临突水、溃泥事故，造成下煤层开采不安全，且原有黄泥覆盖不全面区域下煤层开采回造成采空区氧气增加，有采空区自燃风险。2)采用传统工艺探放水，将黄泥部分或者全部疏放掉，可能造成采空区自燃，引起采空区安全事故。3)下煤层开采时会造成新的涌水情况，动力较强的涌水可能携带黄泥等物质造成突水、突泥事故，引起下煤层开采不安全。4)若注入水泥等化学物质来加固黄泥，可能引起化学反应温度过高引发煤炭自燃，造成采空区安全事故。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，包括如下步骤：步骤一：在要开采的煤层形成的巷道中向采空区实施钻孔，并通过钻孔观测采空区中的水面距离黄泥顶部的距离L，以及黄泥的厚度D；其中，钻孔分为未揭露黄泥的钻孔和揭露黄泥的钻孔；步骤二：通过未揭露黄泥的钻孔直接放水，放水结束后对未揭露黄泥的钻孔实施封孔；步骤三：从揭露黄泥的钻孔处采用电牵引疏放水；步骤四：揭露黄泥的钻孔放水结束后，对揭露黄泥的钻孔进行加固；步骤五：在采空区同一水平向上实施截水孔，截水孔实施的目的层位是隔水层，隔水层是采空区形成的裂隙带与可能涌入开采空间的含水层之间具有隔水性能的地层；步骤六：煤层开采过程对涌水点实施监测，发现涌水点后，对涌水点在采空区和煤层之间段进行加固，然后将涌水点推过，使涌水点进入压实区。步骤一中，未揭露黄泥的钻孔的施工深度为钻孔岩屑见到采空区中的煤渣后的3～5米；揭露黄泥的钻孔的施工深度为揭穿黄泥后的3～5米；通过未揭露黄泥的钻孔和揭露黄泥的钻孔观测采空区中的水面距离黄泥顶部的距离L；通过揭露黄泥的钻孔观测黄泥的厚度D。步骤一中，在要开采的煤层形成的巷道中向采空区实施钻孔时，在采空区同一水平上相邻钻孔的间距在5～20米。步骤二中，未揭露黄泥的钻孔在放水前先下滤网，放水过程中对每个未揭露黄泥的钻孔设置流量控制阀，控制流出的黄泥与流出的水的体积比小于D/L。步骤三的具体过程为：揭露黄泥的钻孔先将黄泥上的自由水疏放掉，然后通过揭露黄泥的钻孔布置电极，让黄泥内部的结合水通过电压差逐渐疏放。黄泥中电流不大于100mA。步骤四中，揭露黄泥的钻孔放水后注入微生物浆液加固，微生物浆液包括巴氏芽孢杆菌、营养液以及红外荧光粉，其中，巴氏芽孢杆菌和营养液体积比为1:1～1:2，红外荧光粉占巴氏芽孢杆菌和营养液总质量的1％～5％；微生物浆液采用间歇式注入方式，并通过揭露黄泥的钻孔监测温度，温度高于50℃停止注入，高于70℃则注入防灭火泡沫，低于50℃再注入微生物浆液，直到注浆压力不小于0.5MPa；注入微生物浆液后，对揭露黄泥的钻孔封孔。步骤六中，煤层开采过程对涌水点实施红外监测，发现混合入黄泥中的红外荧光粉时，对涌水点在采空区和煤层之间段采用速凝浆液进行加固。步骤五中，隔水层采用采空区形成的裂隙带与可能涌入开采空间的含水层之间隔水性能最好的地层；隔水层所在水平中，相邻截水孔间距小于煤层开采时的周期来压步距。步骤二和步骤四中，放水结束的标准是水量衰减90％以上，或放水流量小于0.1m3/h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法先在要开采的煤层形成的巷道中向采空区实施钻孔，以确定黄泥覆盖采空区中的黄泥以及积水情况；然后对有黄泥的区域，通过未揭露黄泥的钻孔对水的静态储量疏放，但不可以把黄泥带出，当自由水疏放后，需要对黄泥内部的水进行疏放，一方面是为了加固黄泥，另一方面是为了排水。由于黄泥为粘性土，水在其中流动性差，因此本专利技术从揭露黄泥的钻孔处采用电牵引疏放水，引导水流排出。为进一步加固黄泥，揭露黄泥的钻孔放水结束后，对揭露黄泥的钻孔进行加固。实施截水孔则是为了防止在动水条件下，黄泥被携带进入煤层的开采空间，造成溃泥事故。综上，煤矿开采时，面临的3大危险，即煤层突水危险、煤层溃泥和采空区火灾相互关联，相互影响，常规治理防治受到限制，必须采本专利技术的方法综合治理才能综合防治。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术探放水结构示意图。图中：1-煤层；2-未揭露黄泥的钻孔；3-黄泥；4-揭露黄泥的钻孔；5-隔水层；6-裂隙带；7-含水层；8-采空区同一水平；9-截水孔；10-采空区。具体实施方式下面结合附图和实施例来对本专利技术作进一步的说明。参照图1和图2，本专利技术的黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，包括下述步骤：步骤一：实施探放水钻孔到目标层位。具体过程为：在要开采的煤层1形成的巷道中向采空区10实施钻孔，在采空区同一水平8上，相邻钻孔间距在5～20米。钻孔分为未揭露黄泥的钻孔2和揭露黄泥的钻孔4。未揭露黄泥的钻孔2的施工深度为钻孔岩屑见到采空区10中的煤渣后3～5米。揭露黄泥的钻孔4的施工深度为揭穿黄泥后3～5米。通过未揭露黄泥的钻孔2和揭露黄泥的钻孔4观测采空区10中的水面距离黄泥3顶部的距离L。通过揭露黄泥的钻孔4观测黄泥3的厚度D。步骤二：未揭露黄泥的钻孔2直接放水然后注入防灭火泡沫并封孔。其中，未揭露黄泥的钻孔2在放水前先下滤网，防止各类杂物涌入。放水过程中对每个未揭露黄泥的钻孔2设置流量控制阀，经控制流出的黄泥3与流出的水的体积比小于D/L。放水结束的标准是水量衰减90％以上，或放水流量小于0.1m3/h。步骤三：揭露黄泥的钻孔4采用电牵引疏放水。主要过程为：揭露黄泥的钻孔4先将黄泥3上的自由水疏放，然后通过揭露黄泥的钻孔4布置电极，让黄泥3内部的结合水通过电压差逐渐疏放。其中，黄泥3中电流应小于100mA。放水结束的标准是水量衰减90％以上，或放水流量小于0.1m3/h。步骤四：揭露黄泥的钻孔4放水后注入微生物浆液加固。主要过程为：微生物浆液包括巴氏芽孢杆菌、营养液以及红外荧光粉，其中，巴氏芽孢杆菌和营养液体积比为1:1～1:2，红外荧光粉占巴氏芽孢杆菌和营养液总质量的1％～5％；微生物浆液制备时将几种组分按照用量要求混合即可。微生物浆液采用间歇式注入方式，并通过揭露黄泥的钻孔4监测温度，温度高于50℃停止注入，高于70℃则注入防灭火泡沫，低于50℃再注入微生物浆液，直到注浆压力大于0.5MPa。注入微生物浆液后，对揭露黄泥的钻孔4封孔，封孔后7天以上才可以进行煤层1开采。步骤五：采空区同一水平8向上实施截水孔9。截水孔9实施的目的层位是隔水层5。隔水层5是采空区10形成的裂隙带6与可能涌入开采空间的含水层7之间隔水性能最好的地层。各地层的隔水性能由煤田勘察阶段获取。隔水层5所在水平中相邻截水孔9间距应小于煤层1开采时的周期来压步距。煤层1开采时的周期来压步距可由相似采矿地质条件类比获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：在要开采的煤层(1)形成的巷道中向采空区(10)实施钻孔，并通过钻孔观测采空区(10)中的水面距离黄泥(3)顶部的距离L，以及黄泥(3)的厚度D；其中，钻孔分为未揭露黄泥的钻孔(2)和揭露黄泥的钻孔(4)；步骤二：通过未揭露黄泥的钻孔(2)直接放水，放水结束后对未揭露黄泥的钻孔(2)实施封孔；步骤三：从揭露黄泥的钻孔(4)处采用电牵引疏放水；步骤四：揭露黄泥的钻孔(4)放水结束后，对揭露黄泥的钻孔(4)进行加固；步骤五：在采空区同一水平(8)向上实施截水孔(9)，截水孔(9)实施的目的层位是隔水层(5)，隔水层(5)是采空区(10)形成的裂隙带(6)与可能涌入开采空间的含水层(7)之间具有隔水性能的地层；步骤六：煤层(1)开采过程对涌水点实施监测，发现涌水点后，对涌水点在采空区(10)和煤层(1)之间段进行加固，然后将涌水点推过，使涌水点进入压实区。

【技术特征摘要】
1.一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：在要开采的煤层(1)形成的巷道中向采空区(10)实施钻孔，并通过钻孔观测采空区(10)中的水面距离黄泥(3)顶部的距离L，以及黄泥(3)的厚度D；其中，钻孔分为未揭露黄泥的钻孔(2)和揭露黄泥的钻孔(4)；步骤二：通过未揭露黄泥的钻孔(2)直接放水，放水结束后对未揭露黄泥的钻孔(2)实施封孔；步骤三：从揭露黄泥的钻孔(4)处采用电牵引疏放水；步骤四：揭露黄泥的钻孔(4)放水结束后，对揭露黄泥的钻孔(4)进行加固；步骤五：在采空区同一水平(8)向上实施截水孔(9)，截水孔(9)实施的目的层位是隔水层(5)，隔水层(5)是采空区(10)形成的裂隙带(6)与可能涌入开采空间的含水层(7)之间具有隔水性能的地层；步骤六：煤层(1)开采过程对涌水点实施监测，发现涌水点后，对涌水点在采空区(10)和煤层(1)之间段进行加固，然后将涌水点推过，使涌水点进入压实区。2.根据权利要求1所述的一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，其特征在于，步骤一中，未揭露黄泥的钻孔(2)的施工深度为钻孔岩屑见到采空区(10)中的煤渣后的3～5米；揭露黄泥的钻孔(4)的施工深度为揭穿黄泥后的3～5米；通过未揭露黄泥的钻孔(2)和揭露黄泥的钻孔(4)观测采空区(10)中的水面距离黄泥(3)顶部的距离L；通过揭露黄泥的钻孔(4)观测黄泥(3)的厚度D。3.根据权利要求1所述的一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，其特征在于，步骤一中，在要开采的煤层(1)形成的巷道中向采空区(10)实施钻孔时，在采空区同一水平(8)上相邻钻孔的间距在5～20米。4.根据权利要求1所述的一种黄泥灌浆采空区下煤层开采的探放水方法，其特征在于，步骤二中，未揭露黄泥的钻孔(2)在放水前先下滤网，放水过程中对每个未揭露黄泥的钻孔(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，高颖，艾德春，刘小亮，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：发明
国别省市：贵州,52