一种半固结砂岩含水层疏水降压方法技术

本发明专利技术实施例一种半固结砂岩含水层疏水降压方法，属于煤矿防治水领域，包括：获取半固结砂岩含水层的基础数据；获取顶板上方覆岩破坏程度表征参数；基于所述基础数据及覆岩破坏程度表征参数确定所有半固结砂岩含水层突水危险性，将具有突水危险性的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层；基于所述疏水目标含水层所处的位置确定超前疏放水方式及参数，并根据所述超前疏放水参数钻孔；含水层赋水沿着采动裂缝及所述钻孔排出以实现疏水降压。可以改善半固结砂岩含水层疏水降压效果，从而在一定程度上能够解决半固结砂岩下煤炭资源安全高效回采的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种半固结砂岩含水层疏水降压方法
本专利技术属于煤矿防治水领域，特别是涉及一种半固结砂岩含水层疏水降压方法。
技术介绍
半固结砂岩一般为白垩纪形成的岩层，其胶结较松散，抗压强度低，通常在15-30MPa，属于较软岩类，其对于防治水技术以及采场顶板管理等都有着一些特殊要求。对于顶板上方为半固结岩层的采场，由于顶板砂岩含水层固结程度较差，工作面开采时，存在着溃砂、溃泥威胁，而且在水压力作用下同时还会发生局部顶板岩石膨出、支架压坏等灾害。使得实现安全回采的难度和风险都明显增加，类似条件矿井已发生多起溃砂事故，不仅给矿井造成经济损失，而且直接威胁着矿井及人身安全。尤其是砂岩固结性差，在采动影响波及的情况下，高承压水驱动砂岩流动，进入采动空间或者工作面，对矿井安全生产构成严重威胁。目前，关于顶板含水层疏水降压的方法主要是采用静态疏水降压的方法，通过施工顶板疏放水钻孔，实现含水层的疏水降压目的。但是，半固结砂岩含水层普遍富水性较强，在疏水降压到一定程度后，受侧向补给等因素的影响，含水层难以实现疏干(这里的“干”指的是基本不滴水状态)，影响半固结砂岩下煤炭资源的安全回采。因此，有必要提供一种适用于半固结砂岩含水层疏水降压的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种半固结砂岩含水层疏水降压的方法，可以改善半固结砂岩含水层疏水降压效果，从而在一定程度上能够解决半固结砂岩下煤炭资源安全高效回采的问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种半固结砂岩含水层疏水降压的方法，包括步骤：S10、获取半固结砂岩含水层的基础数据；所述基础数据包括含水层渗透系数、涌水量、含水层厚度、砂岩崩解性及砂岩饱和单轴抗压强度；S20、获取顶板上方覆岩破坏程度表征参数；所述覆岩破坏程度表征参数包括：导水裂缝带高度和垮落带高度；S30、基于所述基础数据及覆岩破坏程度表征参数确定所有半固结砂岩含水层突水危险性，将具有突水危险性的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层；S40、基于所述疏水目标含水层所处的位置确定超前疏放水方式及参数，并根据所述超前疏放水参数钻孔；所述超前疏放水参数包括：钻孔位置、孔距及孔数；S50、含水层赋水沿着采动裂缝及所述钻孔排出以实现疏水降压。可选地，所述步骤S30、基于所述基础数据及覆岩破坏程度表征参数确定所有半固结砂岩含水层突水危险性，将具有突水危险性的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层包括：S31、根据覆岩导水裂缝带高度、垮落带高度、半固结砂岩含水层赋存层位及其富水参数，筛选出在所述覆岩导水裂缝带高度、垮落带高度范围内的所有第一半固结砂岩含水层；含水层渗透系数、涌水量、含水层厚度；S32、分析工作面采动对第一半固结砂岩含水层的影响程度；S33、筛选出在预定影响程度范围内的第一半固结砂岩含水层作为初始疏水目标含水层；S34、根据覆岩导水裂缝带高度及垮落带高度，结合覆岩类型和所述含水层厚度，根据防隔水安全煤岩柱计算公式计算留设的对应防隔水安全煤岩柱参数尺寸；所述参数尺寸包括高度；S35、基于得到的防隔水安全煤岩柱高度，结合初始疏水目标含水层的层位，从初始疏水目标含水层中确定出影响半固结砂岩下煤层安全开采的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层。可选地，所述步骤S30中，在步骤S35之后，还包括步骤：S36、基于钻孔柱状图，统计煤层顶板上方覆岩中含、隔水层分布参数；步骤S37、根据所述含、隔水层分布参数及步骤S10中确定的含水层渗透系数及涌水量，利用数值模拟软件，分析步骤S35中得到的疏水目标含水层的连通性；步骤S38、根据所述连通性确定所选疏水目标含水层疏降的可行性。可选地，所述步骤S40、基于所述疏水目标含水层所处的位置确定超前疏放水方式及参数，并根据所述超前疏放水参数钻孔包括步骤：S41、判断疏水目标含水层所处的位置分别与覆岩导水裂缝带高度及垮落带高度的关系；S41A、若疏水目标含水层位于垮落带范围内，则按照采前疏干的方式进行超前疏放水；S41B、若疏水目标含水层位于垮落带范围外、导水裂缝带范围内，则按照采前疏降的方式进行超前疏放水，以防止回采过程中，作为疏水目标含水层的半固结砂岩含水层发生溃砂事故。可选地，步骤S41A中，所述按照采前疏干的方式进行超前疏放水包括：S41A1、在工作面上、下顺槽及开切眼内进行采前钻孔预先疏放；S41A2、在距开切眼200m范围内，相邻孔距布置为15～20m；在距开切眼200m起至500m止的范围内，孔距按照20～25m布置；在距开切眼500m以外，孔距按照30～35m布置；在通过钻孔疏放水过程中，根据已疏放钻孔水量和观测孔水位，调整孔距和孔数。S41A3、工作面回采后，按照钻孔超前工作面距离为200m以上的要求，在工作面上、下顺槽内依次连续向前施工仰上疏放水钻孔，并直至停采线。其中，要求仰上疏放水钻孔超前工作面在50～100m处达到预先疏干的程度。可选地，在步骤S41B中，若疏水目标含水层位于垮落带范围外、导水裂缝带范围内，则按照采前疏降的方式进行超前疏放水包括：将疏放水的钻孔位置布置在工作面上、下顺槽内，疏放孔孔距可按照35～45m布置，按照疏放水效果要求，在回采工作面之前，提前进行仰上钻孔疏放水施工。可选地，步骤S50、含水层赋水沿着采动裂缝及所述钻孔排出以实现疏水降压包括：在未进行二次疏降前，将煤层开采厚度限制在预定范围内，以控制导水裂缝带发育范围，使工作面涌水量处于可控阈值量内；当煤层采动范围不断增加时，煤层顶板含水层通过所述钻孔实现有效疏降。本专利技术实施例提供的半固结砂岩含水层疏水降压方法，通过获取半固结砂岩含水层的基础数据；获取顶板上方覆岩破坏程度表征参数；所述覆岩破坏程度表征参数包括：导水裂缝带高度和垮落带高度；基于所述基础数据及覆岩破坏程度表征参数确定所有半固结砂岩含水层突水危险性，将具有突水危险性的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层；基于所述疏水目标含水层所处的位置确定超前疏放水方式及参数，并根据所述超前疏放水参数钻孔；含水层赋水沿着采动裂缝及所述钻孔排出以实现疏水降压。可以改善半固结砂岩含水层疏水降压效果，从而在一定程度上能够解决半固结砂岩下煤炭资源安全高效回采的问题。进而为具有半固结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。图1为本专利技术一实施例半固结砂岩含水层疏水降压方法流程示意图；图2为本专利技术另一实施例半固结砂岩含水层疏水降压方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半固结砂岩含水层疏水降压的方法，其特征在于，包括步骤：/nS10、获取半固结砂岩含水层的基础数据；所述基础数据包括含水层渗透系数、涌水量、含水层厚度、砂岩崩解性及砂岩饱和单轴抗压强度；/nS20、获取顶板上方覆岩破坏程度表征参数；所述覆岩破坏程度表征参数包括：导水裂缝带高度和垮落带高度；/nS30、基于所述基础数据及覆岩破坏程度表征参数确定所有半固结砂岩含水层突水危险性，将具有突水危险性的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层；/nS40、基于所述疏水目标含水层所处的位置确定超前疏放水方式及参数，并根据所述超前疏放水参数钻孔；所述超前疏放水参数包括：钻孔位置、孔距及孔数；/nS50、含水层赋水沿着采动裂缝及所述钻孔排出以实现疏水降压。/n

【技术特征摘要】
1.一种半固结砂岩含水层疏水降压的方法，其特征在于，包括步骤：
S10、获取半固结砂岩含水层的基础数据；所述基础数据包括含水层渗透系数、涌水量、含水层厚度、砂岩崩解性及砂岩饱和单轴抗压强度；
S20、获取顶板上方覆岩破坏程度表征参数；所述覆岩破坏程度表征参数包括：导水裂缝带高度和垮落带高度；
S30、基于所述基础数据及覆岩破坏程度表征参数确定所有半固结砂岩含水层突水危险性，将具有突水危险性的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层；
S40、基于所述疏水目标含水层所处的位置确定超前疏放水方式及参数，并根据所述超前疏放水参数钻孔；所述超前疏放水参数包括：钻孔位置、孔距及孔数；
S50、含水层赋水沿着采动裂缝及所述钻孔排出以实现疏水降压。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S30、基于所述基础数据及覆岩破坏程度表征参数确定所有半固结砂岩含水层突水危险性，将具有突水危险性的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层包括：
S31、根据覆岩导水裂缝带高度、垮落带高度、半固结砂岩含水层赋存层位及其富水参数，筛选出在所述覆岩导水裂缝带高度、垮落带高度范围内的所有第一半固结砂岩含水层；所述富水参数包括含水层渗透系数、涌水量及含水层厚度；
S32、分析工作面采动对第一半固结砂岩含水层的影响程度；
S33、筛选出在预定影响程度范围内的第一半固结砂岩含水层作为初始疏水目标含水层；
S34、根据覆岩导水裂缝带高度及垮落带高度，结合覆岩类型和所述含水层厚度，根据防隔水安全煤岩柱计算公式计算留设的对应防隔水安全煤岩柱参数尺寸；所述参数尺寸包括高度与宽度；
S35、基于得到的防隔水安全煤岩柱高度，结合初始疏水目标含水层的层位，从初始疏水目标含水层中确定出影响半固结砂岩下煤层安全开采的半固结砂岩含水层作为疏水目标含水层。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S30中，在步骤S35之后，还包括步骤：S36、基于钻孔柱状图，统计煤层顶板上方覆岩中含、隔水层分布参数；
步骤S37、根据所述含、隔水层分布参数及步骤S10中确定的含水层渗透系数及涌水量，利用数值模拟软件，分析步骤S35中得到的疏水目标含水层的连通性；

【专利技术属性】
技术研发人员：李德军，李磊，李伟东，张风达，李寿君，武晓适，汪义龙，申晨辉，闫寿庆，刘义新，焦扬，顾雷雨，于斌，高利晶，殷裁云，
申请(专利权)人：扎赉诺尔煤业有限责任公司，天地科技股份有限公司，华能煤炭技术研究有限公司，中煤科工开采研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15