工作面深部隐伏导水构造探查及治理方法技术

本发明专利技术提供了一种工作面深部隐伏导水构造探查方法，属于煤矿作业区域探查、监测及治理技术领域，包括以下步骤：1)工作面回采前，采用井下瞬变电磁探测方法和/或微震监测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况；2)采用井下钻孔对穿钻探方法和/或地面水平分支孔钻探方法进行钻孔验证；若钻孔内有水涌出，则认为所述低阻异常区域存在导水构造；其中，钻孔贯穿所述低阻异常区域，且钻孔与所述低阻异常区域中轴线相交处距离所述低阻异常区域顶端的距离大于等于30m。本发明专利技术还提供了一种工作面深部隐伏导水构造治理方法。本发明专利技术提供的工作面深部隐伏导水构造探查及治理方法，钻探结果准确。

【技术实现步骤摘要】
工作面深部隐伏导水构造探查及治理方法
本专利技术属于煤矿作业区域探查、监测及治理
，更具体地说，是涉及一种工作面深部隐伏导水构造探查及治理方法。
技术介绍
导水构造是高压地下水由深部含水层涌入采掘空间引发突水事故的重要通道。提前探明导水构造空间位置，是做好煤矿防治水工作的重要一环。历史上，华北型煤田所有奥灰水重大突水事故均与未能提前探明导水构造空间位置，未能提前采取有效预防措施有关。地球物理勘探、钻探是工作面深部隐伏导水构造探查的两类最主要方法，两者常常配合应用、互为验证。由于煤矿水文地质条件及导水构造的复杂性，工作中常常出现地球物理勘探与钻探结果不一致的情况，并由此引发多次突水事故，造成经济损失、人员伤亡，破坏矿区水资源，也容易给人造成“物探精度低、探测精度差”的看法，给地球物理勘探技术的推广应用及发展带来很大的负面影响。2009年7月25日，河北省邯郸某矿某工作面发生回采突水，高峰水量10000m3/h，造成重大淹井事故。回采前，工作面地球物理勘探及钻探发现突水区域底板50m以深存在低阻、高水压异常区。总计施工21个井下钻孔进行探查、注浆治理，探注孔钻孔终孔层位位于山青灰岩(底板下方60m)，但钻孔涌水量、注浆量均未发现异常。后期钻探堵水工程证实，工作面底板79m位置发育一个直径不足20m的导水陷落柱。导水构造发育高度与地球物理异常带高度相差约20m。2018年3月4日，河北省邢台某矿某工作面发生回采突水，最大水量2470m3/h，采区被淹。回采前，采用井下瞬变电磁、直流电法等综合物探技术，探明工作面底板70m以深存在低阻异常。但此后钻探验证，该位置未发生钻孔水量、注浆量异常。后期钻探堵水工程证实，突水点位置工作面底板下方85m深部存在导水裂隙带。导水裂隙带发育高度与地球物理异常带高度相差15m。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工作面深部隐伏导水构造探查及治理方法，旨在解决目前的工作面深部隐伏导水构造探查方法探查结果不准确的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种工作面深部隐伏导水构造探查方法，包括以下步骤：1)根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，工作面回采前，采用井下瞬变电磁探测方法和/或微震监测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况；2)根据所述步骤1)探明的采掘影响范围内所述低阻异常区域空间分布情况，采用井下钻孔对穿钻探方法和/或地面水平分支孔钻探方法进行钻孔验证；若钻孔内有水涌出，则认为所述低阻异常区域存在导水构造；其中，钻孔贯穿所述低阻异常区域，且钻孔与所述低阻异常区域中轴线相交处距离所述低阻异常区域顶端的距离大于等于30m。进一步地，所述瞬变电磁探测方法包括工作面煤层采前立体探测方法；所述步骤1)包括以下步骤：11)根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，工作面回采前，采用工作面煤层采前立体探测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况；和/或12)根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，工作面回采前，采用微震监测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况。进一步地，所述瞬变电磁探测方法还包括巷道多方位超前探测方法；所述步骤1)中工作面回采前还设置有巷道掘进探查步骤，所述巷道掘进探查步骤为：根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，在巷道掘进期间，采用所述巷道多方位超前探测方法，对巷道迎头前方及周边的含水体或不良地质体进行探测。进一步地，所述微震监测方法采用全包围布置方式进行微震监测，相邻测点纵向间距小于等于120m、横向间距大于等于10m、高差大于等于5m。进一步地，所述步骤2)包括以下步骤：21)采用井下钻孔对穿钻探方法进行钻孔验证时，对穿的两个钻孔的开钻位置分别位于所述低阻异常区域的两侧，两个所述钻孔的对穿点位于所述低阻异常区域的中轴线上，且两个所述钻孔的对穿点距离所述低阻异常区域顶端的距离大于等于30m，两个所述钻孔分别贯穿所述低阻异常区域；和/或22)采用水平分支孔方法进行钻孔验证时，水平分支孔水平方向贯穿所述低阻异常区域，铅垂方向位于奥灰含水层内或者距离所述低阻异常区域顶端的距离大于等于60m。本专利技术提供的工作面深部隐伏导水构造探查方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术工作面深部隐伏导水构造探查方法提出了异常晕的概念，进而提出了一种新的工作面深部隐伏导水构造探查方法。采用该方法，可有效查明导水构造发育情况，提前采取有效措施，预防突水事故的发生。本专利技术实施例提供的工作面深部隐伏导水构造探查方法，与现有的工作面深部隐伏导水构造探查方法有明显不同，现有的工作面深部隐伏导水构造探查方法认为物探方法检测到的采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况，即为实际导水构造的空间分布情况，进而在钻探验证时，钻孔底端的深入低阻异常区域的深度较小，仅深入到了异常晕的浅部，而不会下探至导水构造内，进而只揭露了异常晕，而漏掉了导水构造，从而探查结果不准确，易导致突水事故的发生。本专利技术提出了异常晕的概念，明确了物探方法检测到的采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况，是探查的导水构造及包覆在导水构造外的异常晕组合起来的空间分布情况。经研究，异常晕的厚度一般在十几米左右，因此在钻探阶段，将钻孔深入低阻异常区域的深度调整为，钻孔与低阻异常区域中轴线相交处距离低阻异常区域顶端的距离大于等于30m，确保了钻孔完全可以深入到导水构造内，保证了钻探结果的准确性，避免了突水事故的发生，提高了采煤作业过程中操作人员的安全性。本专利技术还提供了一种工作面深部隐伏导水构造治理方法，包括以下步骤：a)采用所述工作面深部隐伏导水构造探查方法探查所述导水构造情况；b)根据所述低阻异常区域的空间位置及形态特征，确定所述导水构造类型；c)根据所述导水构造类型治理所述导水构造。进一步地，所述步骤c)后设置有步骤d)，所述步骤d)为：工作面回采过程中，采用所述微震监测方法，监测、探查采动破坏影响圈内所述低阻异常区域空间分布变化情况，对导水构造治理效果及回采安全性进行动态监测评价。进一步地，所述步骤d)中监测时长为由工作面回采前到回采结束后1个月。进一步地，所述微震监测方法采用全包围布置方式进行微震监测，相邻测点纵向间距小于等于120m、横向间距大于等于10m、高差大于等于5m。本专利技术提供的工作面深部隐伏导水构造治理方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术工作面深部隐伏导水构造治理方法采用了上述工作面深部隐伏导水构造探查方法进行导水构造探查，确保了钻孔完全可以深入到导水构造内，保证了钻探结果的准确性，可有效查明导水构造发育情况，便于操作人员提前采取有效治理措施，预防突水事故的发生，避免了突水事故的发生，提高了采煤作业过程中操作人员的安全性。其中，导水构造主要有三种类型，包括导水陷落柱、导水断层和导水裂隙带，这三种类型对应的异常晕也呈现出不同的形态。导水陷落柱异常晕呈近直立、柱体状展布；导水断层异常晕呈倾斜板状展布，在顶部发生转折呈直立板状；导水裂隙带异常晕与导水断层异常晕空间形态大致类似，但沿走向方向延伸有限，宽度较大。探查时，可根据井下瞬变电磁探测方法和/或微震监测方法的探测结果判断出导水构造的类型，之后根据导水构造的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.工作面深部隐伏导水构造探查方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，工作面回采前，采用井下瞬变电磁探测方法和/或微震监测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况；2)根据所述步骤1)探明的采掘影响范围内所述低阻异常区域空间分布情况，采用井下钻孔对穿钻探方法和/或地面水平分支孔钻探方法进行钻孔验证；若钻孔内有水涌出，则认为所述低阻异常区域存在导水构造；其中，钻孔贯穿所述低阻异常区域，且钻孔与所述低阻异常区域中轴线相交处距离所述低阻异常区域顶端的距离大于等于30m。

【技术特征摘要】
1.工作面深部隐伏导水构造探查方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，工作面回采前，采用井下瞬变电磁探测方法和/或微震监测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况；2)根据所述步骤1)探明的采掘影响范围内所述低阻异常区域空间分布情况，采用井下钻孔对穿钻探方法和/或地面水平分支孔钻探方法进行钻孔验证；若钻孔内有水涌出，则认为所述低阻异常区域存在导水构造；其中，钻孔贯穿所述低阻异常区域，且钻孔与所述低阻异常区域中轴线相交处距离所述低阻异常区域顶端的距离大于等于30m。2.如权利要求1所述的工作面深部隐伏导水构造探查方法，其特征在于：所述瞬变电磁探测方法包括工作面煤层采前立体探测方法；所述步骤1)包括以下步骤：11)根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，工作面回采前，采用工作面煤层采前立体探测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况；和/或12)根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，工作面回采前，采用微震监测方法，探明采掘影响范围内低阻异常区域空间分布情况。3.如权利要求2所述的工作面深部隐伏导水构造探查方法，其特征在于：所述瞬变电磁探测方法还包括巷道多方位超前探测方法；所述步骤1)中工作面回采前还设置有巷道掘进探查步骤，所述巷道掘进探查步骤为：根据煤矿区地质、水文地质条件及采掘工作面空间展布情况，在巷道掘进期间，采用所述巷道多方位超前探测方法，对巷道迎头前方及周边的含水体或不良地质体进行探测。4.如权利要求1所述的工作面深部隐伏导水构造探查方法，其特征在于：所述微震监测方法采用全包围布置方式进行微震监测，相邻测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉宝，啜晓宇，孙新博，卢钢，孟凡岭，王国举，陈建东，
申请(专利权)人：河北煤炭科学研究院，
类型：发明
国别省市：河北,13