一种松软砂岩含水层疏降方法技术

本发明专利技术实施例一种松软砂岩含水层疏水降压方法，属于煤矿防治水领域，包括：在煤层回采作业前利用疏放水钻孔对目标含水层疏放水，完成一次含水层疏降；煤层回采作业中，控制煤层开采厚度，实现导水裂缝带高度的有限发育。随着工作面推进，在采动应力的影响下，导水裂缝带高度逐渐增大并波及到采空区上方含水层，采空区上方含水层中的水通过所述导水裂缝进入采空区；同时，位于工作面推进方向顶板上方、位于导水裂缝带范围内的含水软砂岩裂缝逐渐发育，与采空区上方的导水裂缝连通，使水通过所述裂缝流入采空区，以实现工作面前方顶板上方的软砂岩含水层的超前二次疏降。可以在一定程度上解决松软砂岩含水层下煤炭资源安全开采存在的问题。存在的问题。存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种松软砂岩含水层疏降方法


[0001]本专利技术属于煤矿防治水领域，特别是涉及一种松软砂岩含水层疏降方法。

技术介绍

[0002]我国多数煤矿面临着顶板水害威胁，但靠近风氧化带区域或者地层赋存年代短的区域，面临着岩性松软、胶结性差，抗压强度低(一般抗压强度＜30MPa)的特点。在工作面回采过程中，煤层顶板含水层富水性较强，尤其是具有一定承压水压力作用下，煤层顶板含水砂层具有突水、溃砂的威胁。突水溃砂事故的发生易发生局部冒顶，从而造成压架、甚至工作面停产等问题。突水溃砂含水层以泥质胶结为主，导致含水层之间水力联系相对较差，仅通过钻孔来进行疏放水难度较大。为确保顶板松软含水层下煤炭资源安全开采，需采取相应的技术措施。
[0003]目前，基于煤层采高、工作面开采尺寸、覆岩结构类型等，确定覆岩破坏高度；结合顶板含水层富水性探查结果，确定含水层富水异常区；在明确含水层具有疏放水可行性的前提下，施工井下疏放水钻孔或者地面水平定向钻孔，实现顶板含水层疏降，降低顶板含水层压力和富水性。
[0004]但是，上述仅通过钻孔疏放水方案至少存在如下技术问题：顶板松软砂层含水层在疏降过程中，一般无法疏干(这里“干”指的是不滴水状态)含水层，主要是位于导水裂缝带范围内的含水层，工作面回采过程中，仍存在突水与溃砂的风险。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于采动裂隙和钻孔双途径进行松软砂岩含水层疏降的方法，可以在一定程度上解决松软砂岩含水层下煤炭资源安全开采存在的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种松软砂岩含水层疏降方法，包括步骤：
[0008]S10、在工作面回采巷道掘进完成后、工作面回采前，基于获取得顶板上方各含水层富水性信息，施工相应的疏放水钻孔；
[0009]S20、在煤层回采作业前利用所述疏放水钻孔对位于垮落带和导水裂缝带内的目标含水层进行疏放水，完成一次含水层疏降；
[0010]S30、导水裂缝带水压降低至预定水压时，开始进行煤层回采作业；
[0011]S40、控制煤层开采厚度，随着工作面推进，在采动应力的影响下，导水裂缝带高度逐渐增大，并波及到采空区上方含水层，采空区上方含水层中的水通过所述导水裂缝进入采空区；
[0012]同时，位于工作面推进方向顶板上方、位于导水裂缝带范围内的含水软砂岩裂缝逐渐发育，与采空区上方的导水裂缝连通，使水通过所述裂缝流入采空区，以实现工作面前方顶板上方的软砂岩含水层的二次疏降。
[0013]可选地，所述步骤S40还包括：
[0014]S41、随着工作面前方顶板上方的软砂岩含水层疏降程度不断增加，使顶板含水层富水性大幅降低；
[0015]S42、逐步提高煤层开采厚度，以进一步波及顶板上方覆岩中的含水层，以逐渐增加从含水层疏放的水量。
[0016]可选地，在步骤S42之后，还包括步骤：S43、随着工作面继续推进，采空区内的上覆岩层逐渐垮落、压实，采动应力形成的导水裂缝逐渐闭合。
[0017]可选地，所述步骤S10、在工作面回采巷道掘进完成后、工作面回采前，基于获取得顶板上方各含水层富水性信息，施工相应的疏放水钻孔包括步骤：
[0018]S11、在工作面回采巷道内的顶板上方朝工作面推进方向布置仰上疏放水钻孔；
[0019]S12、在所述疏放水钻孔孔口插入两端敞口的套管，在所述套管的外端安装法兰盘，并设置闸门；
[0020]S13、待孔口管完全固定及闸门安装好后，继续仰上钻进穿过覆岩含水层；
[0021]S14、待钻进至顶板松软砂岩含水层后，放入筛管，确保钻孔不出现塌孔；
[0022]S15、重复步骤S11～S14，以38～42m的间距，周向间隔钻孔。
[0023]可选地，在步骤S15之后，所述步骤S10还包括：根据每个钻孔出水情况，确定施工中间钻孔的孔斜和孔数。
[0024]可选地，步骤S20中，一次含水疏降的要求为：垮落带超前工作面50～100m内疏干；在工作面回采日前两个月内将导水裂缝带内含水层疏降至不带压状态。
[0025]本专利技术实施例提供的松软砂岩含水层疏降方法，基于钻孔与采动裂缝双途径结合疏降，在通过钻孔方式完成一次含水层疏降之后，利用回采过程中的采动应力的影响，使采空区及工作面前顶板上方的导水裂缝发育变大，使采空区与工作面上方的导水裂缝联通，使含水层中附存的水沿着导水裂缝排出流入采空区，实现工作面前方顶板上方的软砂岩含水层的二次疏降，可以改善松软砂岩含水层疏水降压效果，从而在一定程度上能够解决松软砂岩下煤炭资源安全开采存在的突水与溃砂风险的问题。进而为具有松软砂岩地质特点的含水层矿区开采提供理论借鉴依据。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027]图1为本专利技术一实施例松软砂岩含水层疏水降压方法流程示意图；
[0028]图2为图1中覆岩破坏高度(包括导水裂缝带高度与垮落带高度)随着采厚逐渐增加示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0030]应当明确，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术实施例提供的松软砂岩含水层疏水降压方法，针对于具有松软砂岩含水层的矿区的开采防治水难题提出的，可以改善该类松软砂岩含水层疏水降压效果，提高回采安全性，为其它相近地质特点的矿区开采防治水提供理论参考及指导依据。其中，松软砂岩指的是岩性松软、胶结性差，抗压强度一般＜30MPa砂质粘土、砾石及黄土等，其坚固系数f一般为0.6～1。
[0032]参看图1及图2所示，本专利技术实施例提供的松软砂岩含水层疏水降压的方法，包括步骤：
[0033]S10、在工作面回采巷道掘进完成后、工作面回采前，基于获取得顶板上方各含水层富水性信息，施工相应的疏放水钻孔。
[0034]其中，在一些实施例中，步骤S10、在工作面回采巷道掘进完成后、工作面回采前，基于获取得顶板上方各含水层富水性信息，施工相应的疏放水钻孔包括步骤：
[0035]S11、在工作面回采巷道内的顶板上方朝工作面推进方向布置仰上疏放水钻孔；
[0036]仰上可以使垂直向上，也可以是斜向上。仰上疏放水钻孔的孔径为108mm或89mm。
[0037]S12、在所述疏放水钻孔孔口插入两端敞口的套管；
[0038]所述套管的外径与所述钻孔孔径匹配。套管长度可以通过计算加以确定，根据一般经验，可按照每10m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种松软砂岩含水层疏水降压的方法，其特征在于，包括步骤：S10、在工作面回采巷道掘进完成后、工作面回采前，基于获取得顶板上方各含水层富水性信息，施工相应的疏放水钻孔；S20、在煤层回采作业前利用所述疏放水钻孔对位于垮落带和导水裂缝带内的目标含水层进行疏放水，完成一次含水层疏降；S30、导水裂缝带水压降低至预定水压时，开始进行煤层回采作业；S40、控制煤层开采厚度，实现导水裂缝带高度的有限发育，随着工作面推进，在采动应力的影响下，导水裂缝带高度逐渐增大，并波及到采空区上方含水层，采空区上方含水层中的水通过所述导水裂缝进入采空区；同时，位于工作面推进方向顶板上方、位于导水裂缝带范围内的含水软砂岩裂缝逐渐发育，与采空区上方的导水裂缝连通，使水通过所述裂缝流入采空区，以实现工作面前方顶板上方的软砂岩含水层的二次超前疏降。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S40还包括：S41、随着工作面前方顶板上方的软砂岩含水层疏降程度不断增加，使顶板含水层富水性大幅降低；S42、逐步提高煤层开采厚度，以进一步波及顶板上方覆岩中的含水层，以逐渐增加从含水层疏放的水量。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，张风达，申晨辉，李德军，宋业杰，李伟东，武晓适，刘义新，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司扎赉诺尔煤业有限责任公司华能煤炭技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：