抽排覆岩离层水结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及矿藏开采技术领域，尤其涉及一种抽排覆岩离层水结构及施工方法，本发明专利技术结构将排水井设置在开采工作区的上方或相邻采空区的上方，贯穿离层空间，在内部设有筛管，通过该结构有效抽排出开采区上方的积水，排水井由筛管支撑不易塌孔，且含水层的水能够持续排向离层空间，能够尽可能充分的排出含水层中的积水，减少了开采作业区突水的可能。本发明专利技术方法，其首先开出定位孔，定位孔钻头孔径小，定位效果好。然后开出二阶钻孔，并下入套管，二阶钻孔孔径大，下入护壁后，可以防止开一阶孔时，抽出钻头后，坍塌导致堵孔。且二阶钻孔开至含水层，含水层为坚硬岩石，因此，对二阶套管支撑效果好。最后将排水装置放入孔内，完成施工工作。完成施工工作。完成施工工作。

Structure and construction method of pumping and draining overburden separated layer water

【技术实现步骤摘要】
抽排覆岩离层水结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及矿藏开采
，尤其涉及一种抽排覆岩离层水结构及施工方法。

技术介绍

[0002]矿井煤层开采后上覆岩层由于其厚度、岩性、强度差异引起不均匀破坏及变形，不同坚硬程度的上、下岩层之间会出现横向裂隙，即所谓的离层。
[0003]当离层上覆岩层为富含水岩层、下伏岩层为软质岩层，在一定时间内会积聚成离层水体。随着工作面的不断推进和时间的积累，封闭离层空间内的水量和水压不断累积，当工作面推进一定距离上覆岩层破断失稳，裂隙带导通离层空间，造成覆岩离层水体突然下泄馈入工作面作业空间，由于离层空间下伏岩层多为泥质胶结岩体，遇水崩解、泥化后随水馈入工作面作业空间，导致通风阻断、作业空间淤埋，同时遇水弱化的煤层顶板岩层易失稳引起工作面剧烈来压甚至压架，成为影响矿井安全生产的重大隐患之一。
[0004]目前离层水防治方法主要有注浆充填含水层和向离层空间施工导流孔将水导入井下，因部分含水层在采动影响前渗透系数小，注浆充填效果甚微；施工导流孔常出现钻孔受岩层失稳影响，导致钻孔错动，崩解、泥化的岩体堵塞钻孔，疏放水量不稳定。
[0005]因此，如何能够稳定且及时疏排离层水体的防突水，是治理此类灾害的关键。
[0006]基于此，需要开发设计出一种抽排覆岩离层水结构。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施方式提供了一种抽排覆岩离层水结构及施工方法，用于解决现有技术中采用注浆或将离层水导入井下存在防治突水效果不稳定的问题。
[0008]第一方面，本专利技术实施方式提供了一种抽排覆岩离层水结构，包括：排水井、筛管以及块状颗粒；所述排水井设置于开采工作区上方或邻近工作区上方，对应离层空间的最低处，其中，所述邻近工作区为采空工作区，所述邻近工作区与所述开采工作区相邻，所述排水井由地表贯穿至离层空间的底部以下预定距离；所述筛管设置于所述排水井内部，所述筛管底端设置于所述排水井底部，所述筛管顶端不低于含水层顶部；所述块状颗粒填充在所述筛管与所述排水井之间的径向夹缝。
[0009]在一种可能实现的方式中，抽排覆岩离层水结构还包括：二阶套管；所述排水井为台阶孔，所述排水井包括：一阶钻孔以及二阶钻孔，其中，所述二阶钻孔位于所述一阶钻孔的上方，所述二阶钻孔直径大于所述一阶钻孔的直径；所述二阶钻孔的底端不高于所述含水层顶部，所述二阶钻孔的顶端贯穿至地表；所述二阶套管底端设置在所述二阶钻孔的底端，所述二阶套管的顶端高于所述二阶钻孔的顶端预设距离；所述二阶套管外径大于所述一阶钻孔的直径。
[0010]在一种可能实现的方式中，抽排覆岩离层水结构还包括：一阶套管，所述一阶套管底端设置在所述筛管的顶端，所述一阶套管的顶端高于所述二阶钻孔的顶端预设距离，所
述一阶套管的外径小于所述一阶钻孔的直径；所述一阶套管以及所述二阶套管均为实管。
[0011]抽排覆岩离层水结构还包括：排水装置，所述排水装置的抽水口位于所述排水井的底端。
[0012]在一种可能实现的方式中，所述排水装置包括：潜水泵、液位传感器以及控制单元，所述潜水泵设置于所述排水井的底端，所述潜水泵以及所述液位传感器分别与所述控制单元信号连接；所述液位传感器用于采集离层空间的液位；所述控制单元用于在所述液位高于阈值时输出指示所述潜水泵全速运转的控制信号，以及，所述液位不高于阈值时根据所述液位高度输出指示所述潜水泵运转速度的控制信号；所述潜水泵根据所述控制信号运转。
[0013]在一种可能实现的方式中，所述潜水泵通过输水管排出离层空间的水，所述液位传感器的信号线以及所述潜水泵的电缆与所述输水管固定连接，所述液位传感器设置在所述潜水泵抽水口。
[0014]第二方面，本专利技术实施方式提供了一种抽排覆岩离层水结构施工方法，应用于如第一方面或第一方面的任一种可能的抽排覆岩离层水结构施工过程中，所述方法包括：从所述工作区上方或所述邻近工作区上方开出第一孔，所述第一孔对应设置在所述离层空间的最低处；将筛管放入所述第一孔的内部，其中，所述筛管底端设置于所述第一孔的底部，所述筛管的顶端不低于所述离层空间含水层的下表面，所述筛管的外径小于所述第一孔的内径；将一阶套管放入所述第一孔，所述一阶套管的底端设置于所述筛管的顶端，所述一阶套管的顶端高于地表预设距离；将块状颗粒填入所述第一孔与所述筛管之间的夹缝。
[0015]在一种可能实现的方式中，所述开出第一孔，包括：开出与所述第一孔的深度相同的第一开孔，其中，所述第一开孔的直径小于所述第一孔的直径；开出与第二孔，其中，所述第二孔直径大于第一孔的直径，所述第二孔底端不低于所述含水层的上表面；将二阶套管放入所述第二孔，其中，所述二阶套管的底端设置于所述第二孔的底端，所述二阶套管的顶端高于所述第二孔的顶端预设距离；开出第三开孔，将所述第三开孔作为第一孔，其中，所述第三开孔的直径以及深度与所述第一孔相同；在所述将块状颗粒填入所述第一孔与所述筛管之间的夹缝之后，还包括：将液位传感器的信号线以及潜水泵的电缆与输水管固定连接，其中，所述输水管连接所述潜水泵的出水口；将所述液位传感器设置在所述潜水泵抽水口；将所述液位传感器以及所述潜水泵放入所述第一孔内。
[0016]第三方面，本专利技术实施方式提供了一种终端，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0017]第四方面，本专利技术实施方式提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0018]本专利技术实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施方式公开了的一种抽排覆岩离层水结构，将排水井设置在开采工作区的上方，或与开采工作区相邻采空区的上方，贯穿离层空间，其最低部低于离层空间，在内部设有筛管，通过筛管以及块状颗粒对排水井进行支撑，因此，通过该结构能够有效抽排出开采区上方的积水，排水井由筛管支撑，不易塌孔，且含水层的水能够持续排向离层空间，因此，能够尽可能充分的排出含水层中的积水，减少了开采作业区突水的可能。
[0019]本专利技术实施方式中，还设有一个工艺台阶孔二阶钻孔，二阶钻孔底端位于含水层，含水层岩石特性较为坚硬，因此，在放置二阶套管更为稳固，使得二阶套管起到非常好的护壁作用。
[0020]本专利技术实施方式中，排水装置在液位较高时，泵以全速运转，在液位较低时，泵的转速与液位正相关，因此，能够保证在离层空间始终有一个较低的水位，使得泵不至于吸空，进一步导致泵发热、损坏。
[0021]本专利技术抽排覆岩离层水结构施工方法实施方式，其首先开出定位孔，定位孔钻头孔径小，定位效果好，且容易钻取，为后续开孔减小开孔阻力。然后开出二阶钻孔，并下入套管，二阶钻孔孔径大，下入护壁后，可以防止开一阶孔时，抽出钻头后，坍塌导致堵孔。且二阶钻孔开至含水层，含水层为坚硬岩石，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽排覆岩离层水结构，其特征在于，包括：排水井、筛管（105）以及块状颗粒（208）；所述排水井设置于开采工作区上方或邻近工作区上方，对应离层空间（104）的最低处，其中，所述邻近工作区为采空工作区，所述邻近工作区与所述开采工作区相邻，所述排水井由地表（201）贯穿至离层空间（104）的底部以下预定距离；所述筛管（105）设置于所述排水井内部，所述筛管（105）底端设置于所述排水井底部，所述筛管（105）顶端不低于含水层（101）顶部；所述块状颗粒（208）填充在所述筛管（105）与所述排水井之间的径向夹缝。2.根据权利要求1所述的抽排覆岩离层水结构，其特征在于，还包括：二阶套管（203）；所述排水井为台阶孔，所述排水井包括：一阶钻孔（204）以及二阶钻孔（202），其中，所述二阶钻孔（202）位于所述一阶钻孔（204）的上方，所述二阶钻孔（202）直径大于所述一阶钻孔（204）的直径；所述二阶钻孔（202）的底端不高于所述含水层（101）顶部，所述二阶钻孔（202）的顶端贯穿至地表（201）；所述二阶套管（203）底端设置在所述二阶钻孔（202）的底端，所述二阶套管（203）的顶端高于所述二阶钻孔（202）的顶端预设距离；所述二阶套管（203）外径大于所述一阶钻孔（204）的直径。3.根据权利要求2所述的抽排覆岩离层水结构，其特征在于，还包括：一阶套管（206），所述一阶套管（206）底端设置在所述筛管（105）的顶端，所述一阶套管（206）的顶端高于所述二阶钻孔（202）的顶端预设距离，所述一阶套管（206）的外径小于所述一阶钻孔（204）的直径；所述一阶套管（206）以及所述二阶套管（203）均为实管。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的抽排覆岩离层水结构，其特征在于，还包括：排水装置，所述排水装置的抽水口位于所述排水井的底端。5.根据权利要求4所述的抽排覆岩离层水结构，其特征在于，所述排水装置包括：潜水泵（108）、液位传感器（210）以及控制单元（213），所述潜水泵（108）设置于所述排水井的底端，所述潜水泵（108）以及所述液位传感器（210）分别与所述控制单元（213）信号连接；所述液位传感器（210）用于采集离层空间（104）的液位；所述控制单元（213）用于在所述液位高于阈值时输出指示所述潜水泵（108）全速运转的控制信号，以及，所述液位不高于阈值时根据所述液位高度输出指示所述潜水泵（108）运转速度的控制信号；所述潜水泵（108）根据所述控制信号运转。6.根据权利要求5所述的抽排覆岩离层水结...

【专利技术属性】
技术研发人员：纵峰，赵高升，林青，李连刚，周宇，李承军，周立新，甘圣丰，单景新，段中稳，傅崑岚，吴玉华，
申请(专利权)人：李连刚，
类型：发明
国别省市：