一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法技术

本发明专利技术涉及矿产开采技术领域，尤其是涉及一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法。弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，其包括以下步骤：在掘进工作过程中进行排水包括通过疏干开采和预置导流管的方式进行排水。通过掘进过程中的水控制能够改变地层的富水性条件，离层空间汇水时间条件，源头治理效果明显，避免了水害的发生，进而提高了采煤效率。了采煤效率。了采煤效率。

【技术实现步骤摘要】
一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法


[0001]本专利技术涉及矿产开采
，尤其是涉及一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法。

技术介绍

[0002]西北地区的早中侏罗纪煤田煤层层数多、厚度大，资源十分丰富，是我国重要的战略性煤炭基地之一，但是在生产建设过程中遇到了大量的弱胶结膨胀性软岩的工程难题。软化泥化引起综采支架陷底、快速底鼓使刮板机上抬、巷道底鼓需要反复人工起底，累计起底量高达20.6m，严重制约生产效率。国际岩石力学学会定义单轴抗压强度(UDS)介于0.5到25MPa 的岩体为软岩。何满潮等对国内外关于软岩的概念进行总结、扩充，依据岩体泥质含量、结构面特征、强度特征、变形机理、塑性变形力学特点等要素，将软岩划分为膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩、复合型软岩。其中，膨胀性软岩即低应力状态下(小于25MPa)表现出塑性破坏和变形的工程岩体，其膨胀能力受岩体中膨胀性矿物的种类和含量多少影响。软岩通常具有软弱、破碎、松散的结构特征，在力学方面具有低强度、强流变、易膨胀、高风化等特点，工程上表现出长期流变、矿压显现迅速等特征，造成支护困难。
[0003]缪协兴等提出软岩巷道围岩流变大变形有限元计算方法；荆升国等提出高应力破碎软岩巷道棚
‑
索协同支护技术；何满潮等从时间、空间、方法等角度提出巷道耦合支护理论；奚家米、余忠林等从小煤柱或沿空掘巷位置方面提出巷道变形控制方法；许兴亮等认识到水是泥化的诱因，阻断诱因有利于围岩稳定。前人在软岩方面研究成果可谓丰富、采取的工程措施对巷道变形控制取得了较为满意的效果。但以往的研究对象多为高应力软岩，或膨胀性软岩但是并不富水，工程措施致力于巷道底鼓变形控制，没有解决回采工程劣化问题；工程支护侧重于解决工程力问题，忽视了岩体这种双相介质中水
‑
岩相互作用的影响；膨胀性软岩渗透性很差，通过注浆阻断水诱因可操作性不强，未能形成提出核心控制理念和完整的技术体系。
[0004]西部侏罗纪煤系地层具有弱胶结、低强度、强膨胀率、高富水等特点，本申请将这种地层定义为“弱胶结强膨胀性高富水软岩”，由其引起的工程问题不限于井巷工程，也包括采煤工作面底鼓、泥化、支架陷底、产生泥煤等；此外，非软岩基岩含水层可以突水但不会溃砂，基岩突水溃砂亦属于弱胶结强膨胀性高富水软岩工程问题之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，该方法能够因水诱因导致的工程问题；
[0006]本专利技术提供一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，包括以下步骤：
[0007]在掘进工作过程中进行排水包括通过疏干开采和预置导流管的方式进行排水。
[0008]优选的，所述疏干开采包括以下步骤：
[0009]工程设计前初步评价，评价水文地质条件，判断是否具备工作面设计条件，如果不满足则需要进行水文地质补充勘探；
[0010]掘进前预评价，当具备工作面设计条件时，评价顶板间接充水含水层突水危险性，以及评价煤层直接顶板富水性规律、预计疏干水量或工作面涌水量；
[0011]疏放水工程设计，根据富水性评价成果图设计疏放水钻孔密度、钻孔之间平面夹角；
[0012]疏放水钻孔施工，钻孔施工与掘进同步进行，工作面综采设备安装前要完成放水孔施工；
[0013]地球物理探查，疏放水工程结束后，采用地球物理勘探手段探查富水异常区，查看是否存在疏放水盲区；
[0014]钻探验证，对物探发现的富水异常区打孔验证，若单孔出水量超过预设水量时，增加钻孔疏放；
[0015]编制采前评价报告，统计放水量与预计的疏干水量进行比较，若两水量相差较大时分析原因并作出缓采结论，若两个水量相近结合孔内残余水量，综合做出工作面回采或缓采结论；
[0016]工作面回采，回采过程中动态观测顶板淋水、放水孔水量以及导流管水量变化情况，及时分析并采取措施；
[0017]采后总结，工作面回采结束后，对富水性评价方法、钻孔设计、物探效果等进行全面总结，为下一个工作面疏放水设计提供依据。
[0018]优选的，在疏放水钻孔施工过程中还包括记录孔深、出水位置、水量和温度参数。
[0019]优选的，在地球物理探查过程中采用瞬变电磁仪、高密度电法仪探查顶板富水异常区。
[0020]优选的，在钻探验证过程中，单孔出水量的预设值为1.0m3/h。
[0021]优选的，在工作面下顺槽每隔100m预先打孔下入钢质导流管。
[0022]优选的，所述导流管的一端具有多个沿导流管径向分布的通孔形成滤水花管。
[0023]优选的，所述导流管为φ50mm无缝钢管，壁厚5mm，前部60m做成滤水花管。
[0024]优选的，所述导流管的布置方法为：在工作面下顺槽内循环见方位置，向煤层顶板施工一个钻孔，钻孔方向反向于工作面推进方向，钻孔的终孔于导水裂缝带顶界，钻孔内下入下入导流管。
[0025]优选的，钻孔与巷道平面夹角呈35
°
～45
°
。
[0026]有益效果：
[0027]通过掘进过程中的水控制能够改变地层的富水性条件，离层空间汇水时间条件，源头治理效果明显，避免了水害的发生，进而提高了采煤效率。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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他的附图。
[0029]图1为本专利技术具体实施方式提供的弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法的流程图；
[0030]图2为本专利技术具体实施方式提供的疏干开采的流程图；
[0031]图3为本专利技术具体实施方式提供的导流管的布置方式示意图；
[0032]图4a
‑
图c为本专利技术具体实施方式提供的几种支护方式的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]此外，术语"第一"、"第二"本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在掘进工作过程中进行排水包括通过疏干开采和预置导流管的方式进行排水。2.根据权利要求1所述的弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，其特征在于，所述疏干开采包括以下步骤：工程设计前初步评价，评价水文地质条件，判断是否具备工作面设计条件，如果不满足则需要进行水文地质补充勘探；掘进前预评价，当具备工作面设计条件时，评价顶板间接充水含水层突水危险性，以及评价煤层直接顶板富水性规律、预计疏干水量或工作面涌水量；疏放水工程设计，根据富水性评价成果图设计疏放水钻孔密度、钻孔之间平面夹角；疏放水钻孔施工，钻孔施工与掘进同步进行，工作面综采设备安装前要完成放水孔施工；地球物理探查，疏放水工程结束后，采用地球物理勘探手段探查富水异常区，查看是否存在疏放水盲区；钻探验证，对物探发现的富水异常区打孔验证，若单孔出水量超过预设水量时，增加钻孔疏放；编制采前评价报告，统计放水量与预计的疏干水量进行比较，若两水量相差较大时分析原因并作出缓采结论，若两个水量相近结合孔内残余水量，综合做出工作面回采或缓采结论；工作面回采，回采过程中动态观测顶板淋水、放水孔水量以及导流管水量变化情况，及时分析并采取措施；采后总结，工作面回采结束后，对富水性评价方法、钻孔设计、物探效果等进行全面总结，为下一个工作面疏放水设计提供依据。3.根据权利要求2所述的弱胶结强膨胀高富水软岩掘进...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕玉广，刘汉慈，李春平，吕文斌，孙国，张永强，
申请(专利权)人：内蒙古上海庙矿业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：