一种煤层工作面顶板水疏放方法与流程

1.本发明涉及顶板水防治技术领域，具体而言，涉及一种煤层工作面顶板水疏放方法。


背景技术：

2.瓦斯和水灾害是煤矿最主要的自然灾害。瓦斯和水作为流体赋存在煤系地层中的空隙中，均具有一定的压力和流动性，在采矿扰动作用下容易突入矿井造成灾害。瓦斯防治技术主要是抽排，通过瓦斯孔+底抽巷或者地面定向瓦斯抽排孔进行超前治理。顶板水防治技术主要是沿工作面机巷和风巷施工多组顶板放水钻孔进行疏放。
3.由于地质条件的复杂性，具体地点防治水研究的投入不足，以及一些技术还未得到解决等，我国煤矿突水事故时有发生。近年来，随着全国煤炭产量增加、开采深度加大、一些特殊条件下开采增多等原因，煤矿突水事故、特别是重大事故有增加趋势，使煤矿安全生产形势严峻。因此设计了一种煤层工作面顶板水疏放方法。


技术实现要素：

4.为了弥补以上不足，本发明提供了一种煤层工作面顶板水疏放方法，旨在改善上述背景技术中的问题。
5.本发明实施例提供了一种煤层工作面顶板水疏放方法，包括以下步骤：
6.s1.采集煤层工作面的基本信息：所述煤层工作面的基本信息包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面相邻采空区积水信息；
7.s2.根据煤层工作面的基本信息，确定工作面的地质条件，提出水文地质情况分析报告；
8.s3.基于矿井地质与水文地质条件的分析报告，确定煤层顶板砂岩高承压含水层；
9.s4.根据开采区域的煤层厚度、煤层顶板砂岩高承压含水层的距离，计算工作面开采的导水裂隙带高度，并确定顶板离层带位置；
10.s5.根据煤层顶板砂岩高承压含水层位置和顶板离层带位置，确定钻场位置和疏放水钻孔参数；
11.s6.通过疏放水钻孔疏放煤层顶板砂岩高承压含水层水和顶板离层水。
12.在上述实现过程中，能够通过疏放水钻孔疏放煤层顶板砂岩高承压含水层水和顶板离层水，从而减少了因矿井水灾害危险事件导致的损失，同时减少因矿井水灾害危险事件导致的人员伤亡，增加了工作的安全性。
13.在一种具体的实施方案中，所述s1中还包括对工作面局部向斜信息进行判断，对工作面相邻采空区积水信息进行判断。
14.在一种具体的实施方案中，所述对工作面局部向斜信息进行判断具体包括：判断工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，则工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，则需进一步判断工作面局部向斜位置及预计揭露长度大于或小于判断标准
值；所述向斜位置及预计揭露长度判断标准值为50-100m，若向斜预计揭露长度小于该值，则工作面可以正常施工；若向斜预计揭露长度大于该值，则提出预警，并进行工作面排水能力核算及保障工作。
15.在一种具体的实施方案中，所述对工作面相邻采空区积水信息进行判断具体包括：调查是否存在相邻采空区，若不存在相邻采空区，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区，则需进一步判断相邻采空区积水状态；判断相邻采空区积水状态调查是否存在相邻采空区积水，若不存在相邻采空区积水，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区积水，则需进一步调查相邻采空区积水位置、积水量和超前疏放情况；根据实地调查判断是否进行过超前疏放，若已经进行过超前疏放，则工作面可以正常施工；若尚未进行超前疏放，则提出预警，并进行超前疏放工程及验收工。
16.在一种具体的实施方案中，所述s3中确定煤层顶板砂岩高承压含水层的具体步骤包括：根据地质信息和探测数据，包括厚煤层顶板砂岩高承压含水层的岩性、厚度变化特征、水头压力、抽水试验单位涌水量，将埋深大于300m、水头压力大于3mpa及单位涌水量大于1l/m
·
s的含水层，确定为煤层顶板砂岩高承压含水层。
17.在一种具体的实施方案中，所述s4中计算工作面开采的导水裂隙带高度包括以下公式：
18.h
导
＝am
19.式中：h
导
—导水裂隙带高度，m；a—裂采比，根据矿井实测资料确定；m—煤层采高，m。
20.在一种具体的实施方案中，所述s5中的疏放水钻孔参数具体为：疏放水钻孔呈孔组式布置，一个孔组包括多个主孔，主孔沿煤层顶板第一个含水层布置，一个主孔上开设多个分支孔，分支孔终孔于煤层顶板h终高度处。
21.在一种具体的实施方案中，所述s5中的疏放水钻孔参数具体还包括：长度大于400m的工作面设置多个孔组，且孔组之间搭接布置。
22.在一种具体的实施方案中，所述s6之前还包括在疏放水钻孔内安装实时监测探头和疏水设备，在水压大、含水量丰富的承压含水层下方施工专门疏水巷道，并利用疏水巷道和疏水设备综合疏水。
23.在一种具体的实施方案中，所述实时监测探头包括水压传感器和水流量传感器，且水压传感器和水流量传感器通过信号线连接；所述疏水设备为可调节流量的大流量疏水管道，且疏水管道与所述实时监测探头共用，通过调节疏水管道的疏水流量测算含水层平均涌水量和最大涌水量。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果：
25.本发明设计的煤层工作面顶板水疏放方法，能够通过疏放水钻孔疏放煤层顶板砂岩高承压含水层水和顶板离层水，从而减少了因矿井水灾害危险事件导致的损失，同时减少因矿井水灾害危险事件导致的人员伤亡，增加了工作的安全性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作
是对范围的限定，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相关的附图。
27.图1是本发明实施方式提供的煤层工作面顶板水疏放方法的流程图。
具体实施方式
28.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描述。
29.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1，本发明提供一种煤层工作面顶板水疏放方法，包括以下步骤：
31.s1.采集煤层工作面的基本信息：所述煤层工作面的基本信息包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面相邻采空区积水信息；
32.s2.根据煤层工作面的基本信息，确定工作面的地质条件，提出水文地质情况分析报告；
33.s3.基于矿井地质与水文地质条件的分析报告，确定煤层顶板砂岩高承压含水层；
34.s4.根据开采区域的煤层厚度、煤层顶板砂岩高承压含水层的距离，计算工作面开采的导水裂隙带高度，并确定顶板离层带位置；
35.s5.根据煤层顶板砂岩高承压含水层位置和顶板离层带位置，确定钻场位置和疏放水钻孔参数；
36.s6.通过疏放水钻孔疏放煤层顶板砂岩高承压含水层水和顶板离层水。
37.具体的，所述s1中还包括对工作面局部向斜信息进行判断，对工作面相邻采空区积水信息进行判断。
38.在具体设置时，所述对工作面局部向斜信息进行判断具体包括：判断工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，则工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，则需进一步判断工作面局部向斜位置及预计揭露长度大于或小于判断标准值；所述向斜位置及预计揭露长度判断标准值为50-100m，若向斜预计揭露长度小于该值，则工作面可以正常施工；若向斜预计揭露长度大于该值，则提出预警，并进行工作面排水能力核算及保障工作。
39.需要说明的是，所述对工作面相邻采空区积水信息进行判断具体包括：调查是否存在相邻采空区，若不存在相邻采空区，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区，则需进一步判断相邻采空区积水状态；判断相邻采空区积水状态调查是否存在相邻采空区积水，若不存在相邻采空区积水，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区积水，则需进一步调查相邻采空区积水位置、积水量和超前疏放情况；根据实地调查判断是否进行过超前疏放，若已经进行过超前疏放，则工作面可以正常施工；若尚未进行超前疏放，则提出预警，并进行超前疏放工程及验收工。
40.在一些具体的实施方案中，所述s3中确定煤层顶板砂岩高承压含水层的具体步骤包括：根据地质信息和探测数据，包括厚煤层顶板砂岩高承压含水层的岩性、厚度变化特
征、水头压力、抽水试验单位涌水量，将埋深大于300m、水头压力大于3mpa及单位涌水量大于1l/m
·
s的含水层，确定为煤层顶板砂岩高承压含水层。
41.在其他一些实施方案中，所述s4中计算工作面开采的导水裂隙带高度包括以下公式：
42.h
导
＝am
43.式中：h
导
—导水裂隙带高度，m；a—裂采比，根据矿井实测资料确定；m—煤层采高，m。
44.在本发明中，所述s5中的疏放水钻孔参数具体为：疏放水钻孔呈孔组式布置，一个孔组包括多个主孔，主孔沿煤层顶板第一个含水层布置，一个主孔上开设多个分支孔，分支孔终孔于煤层顶板h终高度处；利用一个主孔多个分支孔对顶板含水层进行疏放，实现了集中疏放，避免冲刷煤底，有利于涌水管理，尤其当涌水较大时可以加大放水量，缩短疏放水时间，同时，也给井下掘进作业创造了良好的环境。
45.可以理解，在其他实施例中，所述s5中的疏放水钻孔参数具体还包括：长度大于400m的工作面设置多个孔组，且孔组之间搭接布置。
46.在本实施例中，所述s6之前还包括在疏放水钻孔内安装实时监测探头和疏水设备，在水压大、含水量丰富的承压含水层下方施工专门疏水巷道，并利用疏水巷道和疏水设备综合疏水。
47.可选地，所述实时监测探头包括水压传感器和水流量传感器，且水压传感器和水流量传感器通过信号线连接；所述疏水设备为可调节流量的大流量疏水管道，且疏水管道与所述实时监测探头共用，通过调节疏水管道的疏水流量测算含水层平均涌水量和最大涌水量。
48.该煤层工作面顶板水疏放方法的原理及优点：
49.本发明设计的煤层工作面顶板水疏放方法，能够通过疏放水钻孔疏放煤层顶板砂岩高承压含水层水和顶板离层水，从而减少了因矿井水灾害危险事件导致的损失，同时减少因矿井水灾害危险事件导致的人员伤亡，增加了工作的安全性。
50.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
51.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.采集煤层工作面的基本信息：所述煤层工作面的基本信息包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面相邻采空区积水信息；s2.根据煤层工作面的基本信息，确定工作面的地质条件，提出水文地质情况分析报告；s3.基于矿井地质与水文地质条件的分析报告，确定煤层顶板砂岩高承压含水层；s4.根据开采区域的煤层厚度、煤层顶板砂岩高承压含水层的距离，计算工作面开采的导水裂隙带高度，并确定顶板离层带位置；s5.根据煤层顶板砂岩高承压含水层位置和顶板离层带位置，确定钻场位置和疏放水钻孔参数；s6.通过疏放水钻孔疏放煤层顶板砂岩高承压含水层水和顶板离层水。2.根据权利要求1所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述s1中还包括对工作面局部向斜信息进行判断，对工作面相邻采空区积水信息进行判断。3.根据权利要求2所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述对工作面局部向斜信息进行判断具体包括：判断工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，则工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，则需进一步判断工作面局部向斜位置及预计揭露长度大于或小于判断标准值；所述向斜位置及预计揭露长度判断标准值为50-100m，若向斜预计揭露长度小于该值，则工作面可以正常施工；若向斜预计揭露长度大于该值，则提出预警，并进行工作面排水能力核算及保障工作。4.根据权利要求2所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述对工作面相邻采空区积水信息进行判断具体包括：调查是否存在相邻采空区，若不存在相邻采空区，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区，则需进一步判断相邻采空区积水状态；判断相邻采空区积水状态调查是否存在相邻采空区积水，若不存在相邻采空区积水，则工作面可以正常施工；若存在相邻采空区积水，则需进一步调查相邻采空区积水位置、积水量和超前疏放情况；根据实地调查判断是否进行过超前疏放，若已经进行过超前疏放，则工作面可以正常施工；若尚未进行超前疏放，则提出预警，并进行超前疏放工程及验收工。5.根据权利要求1所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述s3中确定煤层顶板砂岩高承压含水层的具体步骤包括：根据地质信息和探测数据，包括厚煤层顶板砂岩高承压含水层的岩性、厚度变化特征、水头压力、抽水试验单位涌水量，将埋深大于300m、水头压力大于3mpa及单位涌水量大于1l/m
·
s的含水层，确定为煤层顶板砂岩高承压含水层。6.根据权利要求1所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述s4中计算工作面开采的导水裂隙带高度包括以下公式：h
导
＝am式中：h
导
—导水裂隙带高度，m；a—裂采比，根据矿井实测资料确定；m—煤层采高，m。7.根据权利要求1所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述s5中的疏放水钻孔参数具体为：疏放水钻孔呈孔组式布置，一个孔组包括多个主孔，主孔沿煤层顶板第一个含水层布置，一个主孔上开设多个分支孔，分支孔终孔于煤层顶板h终高度处。8.根据权利要求7所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述s5中的疏
放水钻孔参数具体还包括：长度大于400m的工作面设置多个孔组，且孔组之间搭接布置。9.根据权利要求1所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述s6之前还包括在疏放水钻孔内安装实时监测探头和疏水设备，在水压大、含水量丰富的承压含水层下方施工专门疏水巷道，并利用疏水巷道和疏水设备综合疏水。10.根据权利要求9所述的一种煤层工作面顶板水疏放方法，其特征在于，所述实时监测探头包括水压传感器和水流量传感器，且水压传感器和水流量传感器通过信号线连接；所述疏水设备为可调节流量的大流量疏水管道，且疏水管道与所述实时监测探头共用，通过调节疏水管道的疏水流量测算含水层平均涌水量和最大涌水量。

技术总结
本发明提供了一种煤层工作面顶板水疏放方法，属于顶板水防治技术领域。包括以下步骤：S1.采集煤层工作面的基本信息：所述煤层工作面的基本信息包括工作面排水系统信息、工作面局部向斜信息、工作面相邻采空区积水信息；S2.根据煤层工作面的基本信息，确定工作面的地质条件，提出水文地质情况分析报告；S3.基于矿井地质与水文地质条件的分析报告，确定煤层顶板砂岩高承压含水层。本发明设计的煤层工作面顶板水疏放方法，能够通过疏放水钻孔疏放煤层顶板砂岩高承压含水层水和顶板离层水，从而减少了因矿井水灾害危险事件导致的损失，同时减少因矿井水灾害危险事件导致的人员伤亡，增加了工作的安全性。工作的安全性。工作的安全性。


技术研发人员：张超 万和勇 雷林林 庞迎春 聂峰 邢茂林
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：2023.05.07
技术公布日：2023/8/9