一种复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法技术

技术编号：41305907 阅读：9 留言：0更新日期：2024-05-13 14:51

本发明专利技术涉及采煤技术领域，具体涉及一种复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，包括如下步骤：S1、切顶完成后，对爆破后炮孔间切缝窥视；S2、根据步骤S1窥视到的切缝贯通度进行判断，对未达标准值的炮孔所在区域补打切顶孔；S3、对切顶区域内垮落效果窥视分析，根据垮落效果补打强放孔；S4、重复步骤S1、步骤S2、步骤S3，直至完成推采，最终顶板垮落复压底板。本发明专利技术可使坚硬复合灰岩顶板垮落复压底板，解决了因超前支承应力消失而导致底板裂隙向下发育最终破坏底板隔水关键层，最终诱发底板突水事故发生的风险的技术问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采煤，具体涉及一种复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法。

技术介绍

1、强度高、整体性好的复合灰岩顶板，煤层推采后，顶板会出现大面积悬而不冒的问题。由于采空区的顶底板是一个相互联系的整体，由于超前支承压力的消失，顶板长期不垮落，底板就会鼓起。采空区底臌变形的持续增加会导致裂隙向下发育连通，破坏底板隔水关键层，进而形成导水通道、诱发底板突水。

2、为保证推采安全有序的进行，必须对顶板进行切顶卸压处理。而实际切顶过程中受到钻孔偏斜、地质变化、装药误差等因素影响，相邻切顶孔之间的岩石并不能保证完全切开。因此，顶板普遍存在不同程度的切顶贯通度，而每种切顶贯通度条件下的顶板的垮落情况也存在差异。当切顶贯通度达不到相应标准时，切顶卸压效果打折，顶板无法及时垮落，底板仍旧存在突水风险。

3、目前，对底板的防治水治理大多采用微震与电法耦合等监测底板水害，很少考虑到顶板垮落与底板突水的联系。

4、这些监测方法对底板水害情况能够起到很好的超前预警，在复合灰岩顶板条件下，顶板的垮落情况对底板防治水同样存在极其重要的影响。煤层推采后，若切缝贯通度达不到标准，复合灰岩顶板会出现大面积悬而不冒的问题，加上超前支承压力的消失会导致底鼓，从而产生裂隙并向下发育，最终诱发底板突水。

技术实现思路

1、针对煤层推采后底板突水的技术问题，本专利技术提供一种复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，使坚硬复合灰岩顶板垮落复压底板，解决了因超前支承应力消失而导致底板裂隙

2、本专利技术提供一种复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，包括如下步骤：

3、s1、切顶完成后，对爆破后炮孔间切缝窥视；

4、s2、根据步骤s1窥视到的切缝贯通度进行判断，对未达标准值的炮孔所在区域补打切顶孔；

5、s3、对切顶区域内垮落效果窥视分析，根据垮落效果补打强放孔；

6、s4、重复步骤s1、步骤s2、步骤s3，直至完成推采，最终顶板垮落复压底板。

7、进一步的，步骤s1中，爆破采用双向聚能爆破。双向聚能爆破技术是指采用特制的聚能装置，令炸药聚能方向与岩体切缝的方向保持一致。炸药管两侧的聚能结构能够使爆炸产生的聚能射流汇聚于聚能方向，聚能射流作用在孔壁岩体上产生集中张拉应力，在张拉应力作用下，位于预裂切缝线上的相邻炮孔间的岩体形成初始裂缝，并在初始裂缝的导向作用下，聚能射流继续沿着初始裂隙向深处扩展。同时，聚能装置对非聚能方向的顶板岩层起到一定的保护作用，有效降低了爆炸对非聚能方向岩体的损伤，既达到了预裂顶板的目的，又防止了孔壁其它方向岩体强度被削弱，破坏巷道顶板整体性。

8、进一步的，步骤s1中，采用全景数字钻孔摄像系统（钻孔窥视仪）对爆破后炮孔间切缝窥视。通过全景数字钻孔摄像系统对爆破后的双向聚能炮孔切缝贯通度进行窥视分析，预先对切顶爆破效果有明确的认识，便于对切顶效果不理想的区域提前采取措施，避免因垮落效果不理想而事后挪动钻机补打强放孔，提高了施工效率。

9、进一步的，步骤s3中，对位于工作面架后10m的往后切顶区域窥视孔进行垮落效果窥视分析，若采空区顶板垮落步距≥30m，则补打强放孔。

10、本专利技术所窥视到的裂缝贯通度在0%~20%时，基本顶跨距最大，约为50m；贯通度在40%时，基本顶垮落步距约为30m；贯通度在60%时，基本顶垮落步距约40m；贯通度在80%~100%时，基本顶跨距最小，为10~20m。在切缝贯通度大于80%时，基本顶跨距与完全切开的效果相同；说明切缝贯通度在≤20%时是无效的，切缝贯通度在＞80%时是最理想的切缝。因此，本专利技术步骤s2中，可根据切缝贯通度进行判断，当炮孔间切缝贯通度≤40%、≤60%或≤80%，根据实际情况补打切顶孔，以能保证顶板能够顺利垮落为标准。

11、本专利技术的有益效果在于：本专利技术跳出了以往底板防治水只着眼于底板的思维模式，针对复合灰岩顶板容易悬顶的情况，考虑到顶板无法及时垮落复压底板从而诱发底板突水的可能，通过对炮孔窥视，得出切缝贯通度分析报告，并依据相应的作业规范对切缝贯通度未达到标准的区域采取相应措施，从而保证复合灰岩顶板顺利垮落，可以使坚硬复合灰岩顶板垮落复压底板，从而避免因超前支承应力消失而导致底板裂隙向下发育最终破坏底板隔水关键层，最终诱发底板突水事故发生的风险。

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【技术保护点】

1.一种复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，其特征在于，步骤S1中，爆破采用双向聚能爆破。

3.如权利要求1所述的复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，其特征在于，步骤S1中，采用全景数字钻孔摄像系统对爆破后炮孔间切缝窥视。

4.如权利要求1所述的复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，其特征在于，步骤S2中，当炮孔间切缝贯通度≤20%时，对炮孔所在区域补打切顶孔。

5.如权利要求1所述的复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，其特征在于，步骤S2中，当炮孔间切缝贯通度≤40%时，对炮孔所在区域补打切顶孔。

6.如权利要求1所述的复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，其特征在于，步骤S2中，当炮孔间切缝贯通度≤60%时，对炮孔所在区域补打切顶孔。

7.如权利要求1所述的复合灰岩顶板条件下顶、底板协同防突水方法，其特征在于，步骤S2中，当炮孔间切缝贯通度≤80%时，对炮孔所在区域补打切顶孔。