一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法技术

本发明专利技术公开了一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法，包括以下步骤：步骤一、确定定向钻孔的目标靶区；步骤二、建设钻场；步骤三、利用瞬变电磁法和高密度直流电法探查巷道迎头前方老空富水异常区；步骤四、在巷道迎头布置常规钻孔以进行钻探验证，钻探验证无异常，则允许巷道掘进，按照探水‑掘进‑探水循环作业的方式治理老空水；步骤五、若步骤四中钻探验证过程中钻孔出现涌水时的处理；步骤六、若步骤五中迎头常规钻孔疏放水量趋于长期稳定时的处理。本发明专利技术利用地面、井下物探‑常规钻孔‑定向钻孔相结合防治老空水，实现了超前、高效、安全、精准、大落差、远距离截引迎头老空水，有效治理了老空水害。

【技术实现步骤摘要】
一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法
本专利技术涉及煤矿井下防治水
，尤其涉及一种厚煤层上分层受小窑破坏的复采条件下老空水防治方法。
技术介绍
我国煤炭开采历史悠久，由于先期小窑开采技术落后，无序开采导致采掘工程位置控制差，老空积水情况复杂，突发水害事故较多，尤以山西、四川、贵州的老空水害最为严重。近年来，老空水以静储量、来势凶猛、致灾性强、水量集中，伴随有毒有害气体等特点，常常造成严重的生命财产损失，已成为矿井最严重的水害类型，可见资源整合矿井面临严峻的老空水害威胁，防范、遏制老空水害一直是矿井防治水的重中之重。我国诸多学者、技术人员研究了老空水害防治技术，且已形成较为系统的理论体系和成熟的技术方法。从根本上消除老空水害的主要途径是探放老空水，目前，常采用多种物探方法和钻探方法，或施工措施巷探放老空水。专利技术专利CN110609335A公开了一种基于多手段的残采区复杂条件探测方法，利用多种物探手段进行综合探测对比、分析实现复杂情况下物探的精确探测，为残煤区积水情况探测提供了手段；专利技术专利CN102520450B公开了一种煤矿充水采空区检测方法，利用瞬变电磁法在采空区地面进行数据观测，获取运动学虚拟子波，并进行煤矿充水采空区检测的方法，实现直观解释，减少解释中的人为因素，避免视电阻率参数的误解，使煤矿含水采空区勘探的准确性和可靠性大大增强；专利技术专利CN102645674B公开了一种工作面煤层采前立体探测方法，实现了真正意义上的空间探测，能够最大限度查明工作面煤层回采破坏影响范围内的突水隐患情况。专利技术专利CN201810250858.1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，利用物探粗定老空区的大致范围，以指导定向钻孔设计，实现老空区横向、轴向、垂向范围的探测，兼具疏放老空水。2012年，周建军等提出利用定向钻机，采用中心通缆式钻具在宁煤鸳鸯湖矿区多个煤矿疏放顶板水和老空水；2012年，魏里阳研究了动态老空水的形成与防治技术；2013年，方俊等提出利用定向钻孔精确探放上部煤层老空水，采用“上仰-水平”定向钻孔轨迹，“套管段-造斜段-稳斜段”3段式钻孔轨迹结构；2013年，冯科技提出“物探先行-钻探疏放-巷探验证”的治理技术方案，利用常规钻孔疏放了鹤煤十矿浅部大面积采空区积水；2015年，闫明针对老空动态补给水疏放，提出施工集中排水巷，通过常规钻孔，利用“虹吸原理”疏放老空水。上述研究可知老空水防治取得了很好的成绩，主要集中在利用多种物探手段综合探查老空水，但由于物探结果的多解性，造成老空水探查的精确性仍存在不确定性；或利用物探粗定老空水的位置、积水量等，利用常规钻孔以疏放老空水，但常规钻孔探查距离短，只能在巷道掘进过程中进行探查，且探查轨迹不可控，易造成无水假象等；也有利用物探技术粗定老空积水情况，利用定向钻孔疏放老空水的成功案例，其大多是利用通缆钻具，设计“套管段-造斜段-稳斜段”3段式钻孔结构，从下部煤层疏放上部煤层，此种钻具在老空区钻进时，极易造成卡钻事故，且利用定向钻孔和前期单次物探结果防治老空水无法确保老空水疏放干净、彻底；偶有设立隔水墙以防治老空水的做法。鲜有针对同一厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水的防治方法，此类老空积水分散、孤立、隐蔽、连通复杂、空间分布不规律，治理此类型老空水害一直是矿井防治水的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种厚煤层上分层受小窑破坏的复采条件下老空水防治方法，其利用地面、井下物探-常规钻孔-定向钻孔相结合防治老空水，实现了超前、高效、安全、精准、大落差、远距离截引迎头老空水，确保了钻具在老空区平稳钻进，提高了单进，亦避免了双巷掘进探放水影响造成围面时间延迟，降低了水害治理成本，基本实现巷道透明掘进，有效治理了老空水害。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、确定定向钻孔的目标靶区；采用地面瞬变电磁和地面三维地震探查采区老空水分布位置、积水情况等，将采区老空水分布位置区域作为定向钻孔的目标靶区；步骤二、根据生产接续情况和步骤一中确定的定向钻孔的目标靶区，选择已掘巷道或施工措施巷建设钻场，所述钻场内钻孔的开孔标高低于所述目标靶区标高，采用长距离定向钻孔，超前截引已知位置的老空水；步骤三、在采区内掘进巷道时，利用瞬变电磁法和高密度直流电法探查巷道迎头前方老空富水异常区；步骤四、若步骤三中未探查到巷道迎头前方存在老空富水异常区，在巷道迎头布置常规钻孔以进行钻探验证，且对每个钻孔进行内窥测斜，并在图上对比实钻轨迹与设计轨迹的误差，若误差较大，则需增加探查钻孔；若钻探验证无异常，则允许巷道掘进，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水；步骤五、若步骤三中探查到巷道迎头前方存在老空富水异常区，则按照步骤四中的常规钻孔方式探查，若钻孔出现涌水，则需增加探查钻孔，当钻孔涌水量较小，且衰减较快，判断为静储量时，则采用常规钻孔继续疏放老空水，并视水量衰减情况，疏放水过程中采取物探和钻探相互验证，若物探和钻探均无异常，则巷道可安全掘进，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水，若仍有异常区，则再次利用常规钻孔和物探相互验证探查；步骤六、若步骤五中迎头常规钻孔疏放水量趋于长期稳定，水位无法下降，表明老空水存在动态补给，此时采取在采区低位利用远距离定向钻孔截引迎头老空动态补给水；定向钻孔钻穿老空区后，通过定向钻孔、常规钻孔疏放老空水，疏放水过程中采取物探和钻探相互验证，判断物探探查强富水异常叠加区的面积变化，待巷道迎头常规钻孔涌水量、水压均降至0时，再次利用物探探查，对比多次物探探查结果，分析老空水疏放效果，确保老空水完全疏放，则再次正常掘进巷道，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水，直至巷道系统形成。上述的一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法，其特征在于：步骤二中所述长距离定向钻孔的钻孔轨迹为：套管段、直孔段、造斜段、稳斜段、造斜段、稳斜段的6段式“U”型结构，钻孔裸孔段孔径为Φ98mm，套管段直径为Φ153mm，套管直径为Φ127mm，定向钻孔以负角度开孔，套管下至煤层底板以下稳定岩层，孔深一般控制在700m以内，利用通缆钻具沿煤层底板下部稳定岩层水平钻进，自老空区底部以10°～15°大角度自下而上斜穿老空区，钻进至老空区后，在确保钻孔、钻具安全的前提下，采用宽翼片螺旋钻具尽最大的可能在老空区内常规回转钻进。上述的一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法，其特征在于：步骤四中的钻探验证具体方法为：依据《煤矿防治水细则》要求，在巷道迎头布置常规钻孔，钻孔孔径为Φ75mm，开孔倾角均为正值，钻遇顶板或钻遇老空区终孔，设计孔深100m，钻孔超前距为30m，且对每个钻孔进行内窥测斜，并在图上对比实钻轨迹与设计轨迹的误差；若误差较大，则需增加探查钻孔。上述的一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法，其特征在于：步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、确定定向钻孔的目标靶区；采用地面瞬变电磁和地面三维地震探查采区老空水分布位置、积水情况，将采区老空水分布位置区域作为定向钻孔的目标靶区；/n步骤二、根据生产接续情况和步骤一中确定的定向钻孔的目标靶区，选择已掘巷道或施工措施巷建设钻场，所述钻场内钻孔的开孔标高低于所述定向钻孔的目标靶区标高，采用长距离定向钻孔，超前截引已知位置的老空水；/n步骤三、在采区内掘进巷道时，利用瞬变电磁法和高密度直流电法探查巷道迎头前方老空富水异常区；/n步骤四、若步骤三中未探查到巷道迎头前方存在老空富水异常区，在巷道迎头布置常规钻孔以进行钻探验证，且对每个钻孔进行内窥测斜，并在图上对比实钻轨迹与设计轨迹的误差，若误差较大，则需增加探查钻孔；若钻探验证无异常，则允许巷道掘进，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水；/n步骤五、若步骤三中探查到巷道迎头前方存在老空富水异常区，则按照步骤四中的常规钻孔方式探查，若钻孔出现涌水，则需增加探查钻孔，当钻孔涌水量较小，且衰减较快，判断为静储量时，则采用常规钻孔继续疏放老空水，并视水量衰减情况，疏放水过程中采取物探和钻探相互验证，如果物探和钻探均无异常，则巷道可安全掘进，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水，如果仍有异常区，则再次利用常规钻孔和物探相互验证探查；/n步骤六、若步骤五中迎头常规钻孔疏放水量趋于长期稳定，水位无法下降，表明老空水存在动态补给，此时采取在采区低位利用远距离定向钻孔截引迎头老空动态补给水；/n定向钻孔钻穿老空区后，通过定向钻孔、常规钻孔疏放老空水，疏放水过程中采取物探和钻探相互验证，判断物探探查强富水异常叠加区的面积变化，待巷道迎头常规钻孔涌水量、水压均降至0时，再次利用物探探查，对比多次物探探查结果，分析老空水疏放效果，确保老空水完全疏放，则再次正常掘进巷道，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水，直至巷道系统形成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种厚煤层上分层受小窑破坏复采条件下老空水防治方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、确定定向钻孔的目标靶区；采用地面瞬变电磁和地面三维地震探查采区老空水分布位置、积水情况，将采区老空水分布位置区域作为定向钻孔的目标靶区；
步骤二、根据生产接续情况和步骤一中确定的定向钻孔的目标靶区，选择已掘巷道或施工措施巷建设钻场，所述钻场内钻孔的开孔标高低于所述定向钻孔的目标靶区标高，采用长距离定向钻孔，超前截引已知位置的老空水；
步骤三、在采区内掘进巷道时，利用瞬变电磁法和高密度直流电法探查巷道迎头前方老空富水异常区；
步骤四、若步骤三中未探查到巷道迎头前方存在老空富水异常区，在巷道迎头布置常规钻孔以进行钻探验证，且对每个钻孔进行内窥测斜，并在图上对比实钻轨迹与设计轨迹的误差，若误差较大，则需增加探查钻孔；若钻探验证无异常，则允许巷道掘进，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水；
步骤五、若步骤三中探查到巷道迎头前方存在老空富水异常区，则按照步骤四中的常规钻孔方式探查，若钻孔出现涌水，则需增加探查钻孔，当钻孔涌水量较小，且衰减较快，判断为静储量时，则采用常规钻孔继续疏放老空水，并视水量衰减情况，疏放水过程中采取物探和钻探相互验证，如果物探和钻探均无异常，则巷道可安全掘进，按照探水-掘进-探水循环作业的方式治理老空水，如果仍有异常区，则再次利用常规钻孔和物探相互验证探查；
步骤六、若步骤五中迎头常规钻孔疏放水量趋于长期稳定，水位无法下降，表明老空水存在动态补给，此时采取在采区低位利用远距离定向钻孔截引迎头老空动态补给水；
定向钻孔钻穿老空区后，通过定向钻孔、常规钻孔疏放老空水，疏放水过程中采取物探和钻探相互验证，判断物探探查强富水异常叠加区的面积变化，待巷道迎头常规钻孔涌水量、水压均降至0时，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，董书宁，陈文飞，胡振阳，关欣杰，马留柱，魏江波，王小刚，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61