一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法与流程

1.本发明涉及矿井疏放水方法领域，更具体地说，涉及一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法。


背景技术：

2.大佛寺矿4煤回采期间受顶板水害影响严重，回采期间导水裂隙带发育至洛河～宜君组含水层，导致工作面受顶板洛河～宜君组含水层水和疑似离层水害的威胁，且水害互相叠加影响，表现为脉冲型出水特征，对工作面生产影响较大。
3.由于煤工作面回采期间受顶板水害影响严重，并且回采期间导水裂隙，导致工作面受顶板含水层水和疑似离层水害的威胁，且水害互相叠加影响，表现为脉冲型出水特征，对工作面生产影响较大，所以我们提出了一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法来解决上述存在的问题。


技术实现要素：

4.1.要解决的技术问题
5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，通过施工地面大孔径泄水孔并采取反复透孔等措施，破坏煤层顶板疑似离层空间密闭性，对工作面上部疑似离层空间积水和含水层水进行疏放，从而达到控制性疏放顶板水，降低涌水峰值的目的。
6.2.技术方案
7.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
8.一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，包括如下步骤：
9.s1、根据工作面参数、地层条件，计算工作面上的各个泄水孔位置；
10.s2、对s1中各个泄水孔位置进行实地放样，并对放样后的各个泄水孔位置进行标记；
11.s3、对s2中标记的各个泄水孔位置进行复查，确保各个泄水孔位置正确；
12.s4、对s3中确定好的泄水孔的进行架设钻机，并且对每个钻孔进行向下钻孔；
13.s5、对s4中开设好的钻孔进行尺寸、安全检查，确定钻孔安全；
14.s6、观测并记录s5中各个泄水孔的涌水量，并且对水位监测。
15.进一步的，所述s1中各个泄水孔位置布置均匀，且沿工作面走向布孔，沿倾向布置在工作面中部及较低巷道一侧。
16.进一步的，所述s4中开设的钻孔由地表从上到下垂直施工钻孔，钻孔包括土层段钻孔与基岩段钻孔，土层段钻孔直径大于基岩段钻孔直径。
17.进一步的，所述s4中最终基岩段钻孔的位置位于煤顶板以上40m范围之间。
18.进一步的，所述s4中土层段钻孔的井径ф311mm，并且采用ф244.5
×
10.03mm的石油钢管，同时用水泥浆封固；
19.所述s4中基岩段钻孔的井径ф190mm。
20.进一步的，所述s5中对各个钻孔分别进行现场实测、数值模拟、专项测试和水文动态观测。
21.进一步的，所述现场实测是将探头放入孔内直接对孔内影像进行分析查看，观测地层岩性、岩石结构、活动性断层、钻孔内裂隙产状及发育情况，获得图像的形态、颜色和光亮度信息，根据图像的形态、颜色和光亮度信息，直接观测钻孔内地质构造，识别岩性、裂隙、空洞软弱夹层情况。
22.进一步的，所述数值模拟是利用udec或3dec数值模拟，建立煤层开采的数值模型，研究煤回采覆岩破坏规律，分析导高与离层发育动态变化。
23.进一步的，所述专项测试是对开展侏罗系安定组、直罗组、延安组地层中泥岩膨胀试验，研究泥岩地层岩样膨胀性能，结合岩矿成份分析成果，结合地下水位及井下涌水量变化，分析泥岩膨胀对裂隙带封堵闭合效应，研究侏罗系隔水地层再生隔水能。
24.进一步的，所述水文动态观测为监测采动过程中顶板白垩系洛河组含水层地下水位动态变化情况，在地面泄水孔完成泄水任务并对洛河组以下地层进行封闭后，安装常规地面水文监测设备，对洛河组水位进行自动观测；
25.水文长观仪器由计算机、主站、分站、数据转换模块、配套软件、传感器组成，野外分站通过gsm信号将需要实时监测的传感器数据发送到室内主站。
26.3.有益效果
27.相比于现有技术，本发明的优点在于：
28.(1)本方案，首先根据工作面参数、地层条件，计算工作面上的各个泄水孔位置，然后中各个泄水孔位置进行实地放样，并对放样后的各个泄水孔位置进行标记，接着各个泄水孔位置进行复查，确保各个泄水孔位置正确，当完成上述操作后，确定好的泄水孔的进行架设钻机，并且对每个钻孔进行向下钻孔，同时对开设好的钻孔进行尺寸、安全检查，确定钻孔安全，工作人员在开孔过程中观测并记录s5中各个泄水孔的涌水量，并且对水位监测。
29.(2)本方案，各个泄水孔位置布置均，且沿工作面走向布孔，沿倾向大致布置在工作面中部及其较低巷道一侧附近，增大泄水的能力，开设的钻孔由地表从上到下垂直施工钻孔，钻孔包括土层段钻孔与基岩段钻孔，土层段钻孔直径大于基岩段钻孔直径，最终基岩段钻孔的位置位于煤顶板以上40m范围内，同时土层段钻孔的井径ф311mm，并且采用ф244.5
×
10.03mm的石油钢管，同时用水泥浆封固；所述s4中基岩段钻孔的井径ф190mm。
30.(3)本方案，通过对各个钻孔分别进行现场实测、数值模拟、专项测试和水文动态观测，从而能够确保钻孔的安全，其中现场实测是将探头放入孔内直接对孔内影像进行分析查看，观测地层岩性、岩石结构、活动性断层、钻孔内裂隙产状及发育情况等，根据图像的形态、颜色和光亮度等信息，直接观测钻孔内地质构造，识别岩性、裂隙、空洞软弱夹层等情况，接着数值模拟是利用udec或3dec数值模拟，建立煤层开采的数值模型，研究煤回采覆岩破坏规律，分析导高与离层发育动态变化。
31.(4)本方案，通过专项测试是对开展侏罗系安定组、直罗组、延安组地层中泥岩膨胀试验，研究泥岩地层岩样膨胀性能，结合岩矿成份分析成果，结合地下水位及井下涌水量变化，分析泥岩膨胀对裂隙带封堵闭合效应，研究侏罗系隔水地层再生隔水能，通过水文动态观测为监测采动过程中顶板白垩系洛河组含水层地下水位动态变化情况，在地面泄水孔
完成泄水任务并对洛河组以下地层进行封闭后，安装常规地面水文监测设备，对洛河组水位进行自动观测；水文长观仪器由计算机、主站、分站、数据转换模块、配套软件、传感器等组成，野外分站通过gsm信号将传感器数据发送到室内主站达到实时监测的目的。
32.(5)本方案，通过施工地面大孔径泄水孔并采取反复透孔等措施，有效连通了工作面与上部含水层，保证了泄水孔对上部含水层的泄水功能和孔内水位、呼吸风等异常情况的观测，从而起到了降低工作面涌水峰值和涌水量预测的作用，可以用于煤回采工作面顶板水害防治，同时，可推广应用于工作面顶板导水裂隙带的探查和顶板水害的充水机理研究。
附图说明
33.图1为地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法流程图；
34.图2为地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法孔身结构图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
36.实施例：
37.请参阅图1-2，一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，包括如下步骤：
38.s1、根据工作面参数、地层条件，计算工作面上的各个泄水孔位置；
39.s2、对s1中各个泄水孔位置进行实地放样，并对放样后的各个泄水孔位置进行标记；
40.s3、对s2中标记的各个泄水孔位置进行复查，确保各个泄水孔位置正确；
41.s4、对s3中确定好的泄水孔的进行架设钻机，并且对每个钻孔进行向下钻孔；
42.s5、对s4中开设好的钻孔进行尺寸、安全检查，确定钻孔安全；
43.s6、观测并记录s5中各个泄水孔的涌水量，并且对水位监测。
44.参阅图1，所述s1中各个泄水孔位置布置均匀，且沿工作面走向布孔，沿倾向大致布置在工作面中部及其较低巷道一侧附近，增大泄水的能力。
45.参阅图1，所述s4中开设的钻孔由地表从上到下垂直施工钻孔，钻孔包括土层段钻孔与基岩段钻孔，土层段钻孔直径大于基岩段钻孔直径。
46.参阅图1，所述s4中最终基岩段钻孔的位置位于煤顶板以上40m范围之间。
47.参阅图1，所述s4中土层段钻孔的井径ф311mm，并且采用ф244.5
×
10.03mm的石油钢管，同时用水泥浆封固；所述s4中基岩段钻孔的井径ф190mm。
48.参阅图1，所述s5中对各个钻孔分别进行现场实测、数值模拟、专项测试和水文动态观测，从而能够确保钻孔的安全。
49.参阅图1，所述现场实测是将探头放入孔内直接对孔内影像进行分析查看，观测地层岩性、岩石结构、活动性断层、钻孔内裂隙产状及发育情况等，根据图像的形态、颜色和光亮度等信息，直接观测钻孔内地质构造，识别岩性、裂隙、空洞软弱夹层等情况。
50.参阅图1，所述数值模拟是利用udec或3dec数值模拟，建立煤层开采的数值模型，研究煤回采覆岩破坏规律，分析导高与离层发育动态变化。
51.参阅图1，所述专项测试是对开展侏罗系安定组、直罗组、延安组地层中泥岩膨胀试验，研究泥岩地层岩样膨胀性能，结合岩矿成份分析成果，结合地下水位及井下涌水量变化，分析泥岩膨胀对裂隙带封堵闭合效应，研究侏罗系隔水地层再生隔水能。
52.参阅图1，所述水文动态观测为监测采动过程中顶板白垩系洛河组含水层地下水位动态变化情况，在地面泄水孔完成泄水任务并对洛河组以下地层进行封闭后，安装常规地面水文监测设备，对洛河组水位进行自动观测；
53.水文长观仪器由计算机、主站、分站、数据转换模块、配套软件、传感器等组成，野外分站通过gsm信号将传感器数据发送到室内主站达到实时监测的目的。
54.在使用时：首先根据工作面参数、地层条件，计算工作面上的各个泄水孔位置，然后中各个泄水孔位置进行实地放样，并对放样后的各个泄水孔位置进行标记，接着各个泄水孔位置进行复查，确保各个泄水孔位置正确，当完成上述操作后，确定好的泄水孔的进行架设钻机，并且对每个钻孔进行向下钻孔，同时对开设好的钻孔进行尺寸、安全检查，确定钻孔安全，工作人员在开孔过程中观测并记录s5中各个泄水孔的涌水量，并且对水位监测；
55.各个泄水孔位置布置均，且沿工作面走向布孔，沿倾向大致布置在工作面中部及其较低巷道一侧附近，增大泄水的能力，开设的钻孔由地表从上到下垂直施工钻孔，钻孔包括土层段钻孔与基岩段钻孔，土层段钻孔直径大于基岩段钻孔直径，最终基岩段钻孔的位置位于煤顶板以上40m范围内，同时土层段钻孔的井径ф311mm，并且采用ф244.5
×
10.03mm的石油钢管，同时用水泥浆封固；所述s4中基岩段钻孔的井径ф190mm；
56.通过对各个钻孔分别进行现场实测、数值模拟、专项测试和水文动态观测，从而能够确保钻孔的安全，其中现场实测是将探头放入孔内直接对孔内影像进行分析查看，观测地层岩性、岩石结构、活动性断层、钻孔内裂隙产状及发育情况等，根据图像的形态、颜色和光亮度等信息，直接观测钻孔内地质构造，识别岩性、裂隙、空洞软弱夹层等情况，接着数值模拟是利用udec或3dec数值模拟，建立煤层开采的数值模型，研究煤回采覆岩破坏规律，分析导高与离层发育动态变化；并且专项测试是对开展侏罗系安定组、直罗组、延安组地层中泥岩膨胀试验，研究泥岩地层岩样膨胀性能，结合岩矿成份分析成果，结合地下水位及井下涌水量变化，分析泥岩膨胀对裂隙带封堵闭合效应，研究侏罗系隔水地层再生隔水能，通过水文动态观测为监测采动过程中顶板白垩系洛河组含水层地下水位动态变化情况，在地面泄水孔完成泄水任务并对洛河组以下地层进行封闭后，安装常规地面水文监测设备，对洛河组水位进行自动观测；水文长观仪器由计算机、主站、分站、数据转换模块、配套软件、传感器等组成，野外分站通过gsm信号将传感器数据发送到室内主站达到实时监测的目的。
57.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
58.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽
叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、根据工作面参数、地层条件，计算工作面上的各个泄水孔位置；s2、对s1中各个泄水孔位置进行实地放样，并对放样后的各个泄水孔位置进行标记；s3、对s2中标记的各个泄水孔位置进行复查，确保各个泄水孔位置正确；s4、对s3中确定好的泄水孔的进行架设钻机，并且对每个钻孔进行向下钻孔；s5、对s4中开设好的钻孔进行尺寸、安全检查，确定钻孔安全；s6、观测并记录s5中各个泄水孔的涌水量，并且对水位监测。2.根据权利要求1所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述s1中各个泄水孔位置布置均匀，且沿工作面走向布孔，沿倾向布置在工作面中部及较低巷道一侧。3.根据权利要求1所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述s4中开设的钻孔由地表从上到下垂直施工钻孔，钻孔包括土层段钻孔与基岩段钻孔，土层段钻孔直径大于基岩段钻孔直径。4.根据权利要求1所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述s4中最终基岩段钻孔的位置位于煤顶板以上40m范围之间。5.根据权利要求1所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述s4中土层段钻孔的井径ф311mm，并且采用ф244.5
×
10.03mm的石油钢管，同时用水泥浆封固；所述s4中基岩段钻孔的井径ф190mm。6.根据权利要求1所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述s5中对各个钻孔分别进行现场实测、数值模拟、专项测试和水文动态观测。7.根据权利要求6所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述现场实测是将探头放入孔内直接对孔内影像进行分析查看，观测地层岩性、岩石结构、活动性断层、钻孔内裂隙产状及发育情况，获得图像的形态、颜色和光亮度信息，根据图像的形态、颜色和光亮度信息，直接观测钻孔内地质构造，识别岩性、裂隙、空洞软弱夹层情况。8.根据权利要求6所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述数值模拟是利用udec或3dec数值模拟，建立煤层开采的数值模型，研究煤回采覆岩破坏规律，分析导高与离层发育动态变化。9.根据权利要求6所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述专项测试是对开展侏罗系安定组、直罗组、延安组地层中泥岩膨胀试验，研究泥岩地层岩样膨胀性能，结合岩矿成份分析成果，结合地下水位及井下涌水量变化，分析泥岩膨胀对裂隙带封堵闭合效应，研究侏罗系隔水地层再生隔水能。10.根据权利要求6所述的一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，其特征在于：所述水文动态观测为监测采动过程中顶板白垩系洛河组含水层地下水位动态变化情况，在地面泄水孔完成泄水任务并对洛河组以下地层进行封闭后，安装常规地面水文监测设备，对洛河组水位进行自动观测；水文长观仪器由计算机、主站、分站、数据转换模块、配套软件、传感器组成，野外分站通过gsm信号将需要实时监测的传感器数据发送到室内主站。

技术总结
本发明公开了一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，属于矿井疏放水方法领域，一种地面大孔径泄水孔治理采场顶板水害的方法，包括如下步骤：S1、根据工作面参数、地层条件，计算工作面上的各个泄水孔位置；S2、对S1中各个泄水孔位置进行实地放样，并对放样后的各个泄水孔位置进行标记；S3、对S2中标记的各个泄水孔位置进行复查，确保各个泄水孔位置正确；S4、对S3中确定好的泄水孔的进行架设钻机，并且对每个钻孔进行向下钻孔。本发明通过施工地面大孔径泄水孔并采取反复透孔等措施，破坏煤层顶板疑似离层空间密闭性，对工作面上部疑似离层空间积水和含水层水进行疏放，从而达到控制性疏放顶板水，降低涌水峰值的目的。降低涌水峰值的目的。降低涌水峰值的目的。


技术研发人员：王建辉 张永涛 王福军 周对对 刘家鹏 何静 陈文 刘孟辉 张敏 孙学军 汪庆国 任晓东
受保护的技术使用者：陕西彬长大佛寺矿业有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/7/25