一种煤层为主含水层矿井的水害防治设计方法技术

本发明专利技术的一种煤层为主含水层矿井工作面开采水害防治设计方法，适用于煤矿井下使用。通过判断工作面排水系统排水量，是否存在工作面局部向斜，是否存在工作面顶板冲刷带和相邻采空区，从而进行工作面的排水能力核算与保障和超前疏放采空区积水。其针对多个对象的信息采集结果，依据相应的判断标准，提出特定的防治水措施，能够提供多种突水形式的预警，可以减少因矿井水灾害危险事件导致的损失，甚至可以减少因矿井水灾害危险事件导致的人员伤亡。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层为主含水层矿井的水害防治设计方法
本专利技术是一种矿井水害防治设计方法，尤其是适用于煤矿井下防水害使用的煤层为主含水层矿井水害防治设计方法。
技术介绍
我国矿山突水问题一直是制约矿山安全生产的重大技术难题。针对这一问题，国内外已形成了防水煤岩柱留设、疏干降压、岩层注浆改造等突水防治方法。煤层为主含水层的水文地质特征在煤矿中为首次发现，此类矿井水害防治技术国内外未见明确报道。
技术实现思路
技术问题：本专利技术目的是针对现有技术的不足之处，提供一种步骤简单，判别准确，有效降低矿井水害的煤层为主含水层矿井水害防治设计方法。煤层为主含水层这一特殊水文地质所引起的安全开采与防治突水问题，提供一种煤层为主含水层矿井的水害防治设计方法。技术方案：本专利技术的煤层为主含水层矿井工作面开采水害防治方法，包括步骤如下：a.采集开采工作面的基本信息，包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面顶板冲刷带状态和相邻采空区信息；b.定期对开采工作面的工作面排水系统排水能力进行判断，从而获取排水系统工作能力及状态，针对工作面局部向斜信息进行判断，获取工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息，针对工作面顶板冲刷区信息进行判断，获取向斜位置及预计揭露长度信息，针对相邻采空区信息进行判断，获取采空区积水情况信息；c.对上诉步骤中获取的综合排水系统工况状态、工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息、向斜位置及预计揭露长度信息和采空区积水情况信息进行核算，从而得到当前开采工作面排水能力；d.根据当前开采工作面核算出的排水能力，利用常规防治水技术进行超前疏放采空区积水的防治水能力。所述工作面排水系统工作能力判断标准为100-150m3/h，若检测当前工作面排水系统工作能力小于该值，则需计算当前工作面所需排水量并更换排水设备；若工作面排水系统工作能力大于该值，则需进一步检查工作面排水系统的工作状态是否正常。所述工作面排水系统工作状态判断标准为是否存在故障，若排水系统没有故障，则工作面可以正常施工；若排水系统存在故障，则进行预警，并进行工作面排水能力保障工作。判断工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，则工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，则需进一步判断工作面局部向斜位置及预计揭露长度大于或小于判断标准值。所述向斜位置及预计揭露长度判断标准值为50-100m，若向斜预计揭露长度小于该值，则工作面可以正常施工；若向斜预计揭露长度大于该值，则提出预警，并进行工作面排水能力核算及保障工作。实地调查是否存在顶板冲刷区，若不存在顶板冲刷区，则工作面可以正常施工；若存在顶板冲刷区，则需进一步判断顶板冲刷区位置及预计揭露长度大于或小于标准值。所述顶板冲刷区位置及预计揭露长度判断标准为50-100m，若顶板冲刷区预计揭露长度小于该值，则工作面可以正常施工；若顶板冲刷区预计揭露长度大于该值，则进行预警，并进行工作面排水能力核算及保障工作。调查是否存在相邻采空区，若不存在相邻采空区，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区，则需进一步判断相邻采空区积水状态。判断相邻采空区积水状态，调查是否存在相邻采空区积水，若不存在相邻采空区积水，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区积水，则需进一步调查相邻采空区积水位置、积水量和超前疏放情况。根据实地调查判断是否进行过超前疏放，若已经进行过超前疏放，则工作面可以正常施工；若尚未进行超前疏放，则提出预警，并进行超前疏放工程及验收工作。有益效果：本专利技术运用多学科交叉突破已有技术解决了煤层为主含水层水害防治问题，能够提供多种突水形式的预警，可以减少因矿井水灾害危险事件导致的损失，甚至可以减少因矿井水灾害危险事件导致的人员伤亡，填补了煤层为主含水层这一特殊地质条件下水害防治设计方法的空白。本专利技术通过采集工作面详细信息，判断模块判断并选择防治水措施为直接在含水煤层中掘进和回采提供了一种预警系统和相应对策，为安全掘进和回采提供了保障，本专利技术是解决煤层为主含水层水害防治的有效手段，其方法简单线性，方案设计合理，实施成本低，实际操作性强。附图说明图1是本专利技术的煤层为主含水层矿井的水害防治设计方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：如图1所示，本专利技术的煤层为主含水层矿井工作面开采水害防治方法，其特征在于包括步骤如下：a.采集开采工作面的基本信息，包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面顶板冲刷带状态和相邻采空区信息；b.定期对开采工作面的工作面排水系统排水能力进行判断，工作面排水系统工作能力判断标准为100-150m3/h，若检测当前工作面排水系统工作能力小于该值，则需计算当前工作面所需排水量并更换排水设备；若工作面排水系统工作能力大于该值，则需进一步检查工作面排水系统的工作状态是否正常，判断工作面排水系统是否存在故障，若排水系统没有故障，则工作面可以正常施工；若排水系统存在故障，则进行预警，并进行工作面排水能力保障工作，从而获取排水系统工作能力及状态；针对工作面局部向斜信息进行判断，获取工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息，判断工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，则工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，则需进一步判断工作面局部向斜位置及预计揭露长度大于或小于判断标准值，判断向斜位置及预计揭露长度与标准值50-100m的关系，若向斜预计揭露长度小于该值，则工作面可以正常施工；若向斜预计揭露长度大于该值，则提出预警，并进行工作面排水能力核算及保障工作；针对工作面顶板冲刷区信息进行判断，获取向斜位置及预计揭露长度信息，实地调查是否存在顶板冲刷区，若不存在顶板冲刷区，则工作面可以正常施工；若存在顶板冲刷区，则需进一步判断顶板冲刷区位置及预计揭露长度大于或小于判断标准值50-100m，若顶板冲刷区预计揭露长度小于该值，则工作面可以正常施工；若顶板冲刷区预计揭露长度大于该值，则进行预警，并进行工作面排水能力核算及保障工作；针对相邻采空区信息进行判断，调查是否存在相邻采空区，若不存在相邻采空区，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区，则需进一步判断相邻采空区积水状态，判断相邻采空区积水状态，调查是否存在相邻采空区积水，若不存在相邻采空区积水，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区积水，则需进一步调查相邻采空区积水位置、积水量和超前疏放情况；根据实地调查判断是否进行过超前疏放，若已经进行过超前疏放，则工作面可以正常施工；若尚未进行超前疏放，则提出预警，并进行超前疏放工程及验收工作；c.对上诉步骤中获取的综合排水系统工况状态、工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息、向斜位置及预计揭露长度信息和采空区积水情况信息进行核算，从而得到当前开采工作面排水能力；d.根据当前开采工作面核算出的排水能力，利用常规防治水技术进行超前疏放采空区积水的防治水能力。实施例一：以某矿含水煤层井下掘进和回采为例，该矿主采2#煤层。其中2#煤层同时为主含水层，埋深350m。工作面主要水害威胁较多，主要有局部向斜区和直罗组冲刷带，2#煤层水和顶板水，当多种水源综合作用时，掘进和回采工作面涌水量将增加至110-160m3/h，如果此时工作面排水能力不足或出现故障，可能会局部积水甚至淹没设备；此外，该矿工作面以缓慢上山开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层为主含水层矿井工作面开采水害防治方法，其特征在于包括步骤如下：a. 采集开采工作面的基本信息，包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面顶板冲刷带状态和相邻采空区信息；b. 定期对开采工作面的工作面排水系统排水能力进行判断，从而获取排水系统工作能力及状态，针对工作面局部向斜信息进行判断，获取工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息，针对工作面顶板冲刷区信息进行判断，获取向斜位置及预计揭露长度信息，针对相邻采空区信息进行判断，获取采空区积水情况信息；c. 对上诉步骤中获取的综合排水系统工况状态、工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息、向斜位置及预计揭露长度信息和采空区积水情况信息进行核算，从而得到当前开采工作面排水能力；d. 根据当前开采工作面核算出的排水能力，利用常规防治水技术进行超前疏放采空区积水的防治水能力。

【技术特征摘要】
1.一种煤层为主含水层矿井工作面开采水害防治方法，其特征在于包括步骤如下：a.采集开采工作面的基本信息，包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面顶板冲刷带状态和相邻采空区信息；b.定期对开采工作面的工作面排水系统排水能力进行判断，从而获取排水系统工作能力及状态，针对工作面局部向斜信息进行判断，获取工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息，针对工作面顶板冲刷区信息进行判断，获取向斜位置及预计揭露长度信息，针对相邻采空区信息进行判断，获取采空区积水情况信息；c.对上诉步骤中获取的综合排水系统工况状态、工作面局部向斜位置及预计揭露长度信息、向斜位置及预计揭露长度信息和采空区积水情况信息进行核算，从而得到当前开采工作面排水能力；d.根据当前开采工作面核算出的排水能力，利用常规防治水技术进行超前疏放采空区积水的防治水能力。2.根据权利要求1所述的煤层为主含水层矿井的水害防治方法，其特征在于：所述工作面排水系统工作能力判断标准为100-150m3/h，若检测当前工作面排水系统工作能力小于该值，则需计算当前工作面所需排水量并更换排水设备；若工作面排水系统工作能力大于该值，则需进一步检查工作面排水系统的工作状态是否正常。3.根据权利要求2所述的煤层为主含水层矿井的水害防治设计方法，其特征在于：所述工作面排水系统工作状态判断标准为是否存在故障，若排水系统没有故障，则工作面可以正常施工；若排水系统存在故障，则进行预警，并进行工作面排水能力保障工作。4.根据权利要求1所述的煤层为主含水层矿井的水害防治设计方法，其特征在于：判断工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，则工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，则需进一步判断工作面局部向斜位置及...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨峰，肖猛，李百宜，郭帅，裴玉龙，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32