1.一种煤炭开采突水溃沙防治方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:煤炭开采前获取各种地质参数:由钻孔的柱状图获取煤层厚度m1,煤层上面覆盖的岩石厚度m2,岩石上面覆盖的黏性土厚度m3,黏性土上面覆盖的沙层厚度m4,沙层通过抽水实验获取渗透系数k,沙层取样测试得到饱和重度γsat;
步骤二:煤炭开采前预测煤炭开采导水裂隙带高度h:h按照以下公式计算:h=100m1÷(1.6m1+3.6)+5.6
步骤三:煤炭开采前对突水溃沙条件进行分类:分为3类,第1类为(m2+m3)-h≥40米;第2类为(m2+m3)-h<40米,且m4≤3米;第3类为(m2+m3)-h<40米,且m4>3米;
步骤四:煤炭开采前对沙层进行预处理:第1类条件不进行处理;第2类条件,在地面实施钻孔,钻孔达到沙层底板停止,钻孔孔径20~91毫米,相邻钻孔间距小于5米,通过钻孔注入的浆液含有玄武岩纤维、粉煤灰和水泥,其中玄武岩纤维和粉煤灰质量比为1:2~3,两者占总质量的10%~20%,水泥中的水灰比为1:1~2;第3类条件,在第3类条件的沙层地下水的上游实施导水钻孔,钻孔达到沙层底板停止,钻孔孔径108~230毫米,导水钻孔中充填砾石;另外,在第3类条件地表汇水的上游设置导水沟,导水沟将地表水引开第3类条件区域;
步骤五:煤炭开采过程中对沙层地下水和潜在的突水溃沙通道进行监控:3种类型条件,均开展潜在突水溃沙通道监控;对潜在的突水溃沙通道的监控采用现有的微震监测系统;微震监测的目标层位是煤层到沙层之间的岩石和黏性土;微震监测的范围是煤炭开采方向超前100~300米;当监测范围内微震次数大于30次时,应停止开采煤炭,对微震事件发生点组成的区域实施3~5个钻孔,钻孔从井下实施,通过实施的钻孔进行注浆,注入浆液为水泥,注浆结束压力大于2.5mpa,注浆后继续开采煤炭;
步骤六:煤炭开采后突水溃沙滞后发生的防治:煤炭开采完成后,在采煤工作面开切眼和停采线处进行注浆,注入浆液为常规水泥浆;另外,在采煤工作面开切眼和停采线沿采煤工作面走向方向前后50~100米范围内对沙层注入微生物浆液,浆液包括巴氏芽孢杆菌液和营养液,营养液为尿素和cacl2溶液,营养液和巴氏芽孢杆菌液的质量比为2~3:1,尿素和cacl2溶液质量比为1:1~2;注浆结束标准为注浆后实测水力坡度i<ic×kc;
步骤七:煤炭资源完成了开采。
2.根据权利要求1所述的一种煤炭开采突水溃沙防治方法,其特征在于,
所述的步骤五中,还要对第3类条件下的沙层地下水进行监控,监控采用钻孔流速流向仪,监测范围为煤炭开采方向超前50~100米,通过仪器测定的地下水流速为v,依据渗透系数k可以得到实际水力坡度i=v÷k;当i≥ic×kc时,其中kc为安全系数,取0.8~0.9,ic为临界水力坡度,ic=γsat÷γw-1,其中γw为水的比重,煤炭开采速度提高;当i<ic×kc时,保持正常的开采速度;当i≥ic时,停止开采煤炭,并通过沙层地下水上游实施的导水钻孔进行抽水,直至i<ic×kc开始继续开采煤炭。
3.根据权利要求1所述的一种煤炭开采突水溃沙防治方法,其特征在于,所述的步骤五中,在第2类和第3类条件区域采用均压通风。