一种煤层顶板含水层的提前疏放方法

1.本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种煤层顶板含水层的提前疏放方法。


背景技术：

2.在矿区煤炭资源开采时，可能会受到煤系地层上部直罗组粗砂岩含水层即煤层顶板含水层的影响，对煤矿的安全开采造成一定的影响，该含水层属干旱条件下的河流沉积相，根据钻孔统计资料并进行科学分析后认为，对煤层顶板含水层进行提前疏放，能够减小采后周期性冒落引起的峰值涌水量，实现“削峰平谷”，确保煤炭资源安全并实现高效回采，但是在对顶板含水层的水提前疏放时，由于该含水层水量较大，会导致个别钻孔初始水压和初始涌水量较大，由于井下排水系统的限制，需要对顶板含水层进行阶段性疏放，而且必须有施工专用的排水巷及泄水通道，这样务必会造成大量成本资金的投入，而且还对煤矿安全开采及工作面采掘接续进度造成一定的影响，针对上述问题，本发明提供一种能够有效减少井下巷道的施工工程，有助于煤炭资源的安全开采，同时提高资源开采效率的煤层顶板含水层的提前疏放方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种能够有效减少井下巷道的施工工程，有助于煤炭资源的安全开采，同时提高资源开采效率的煤层顶板含水层的提前疏放方法。
4.本发明采用的技术方案为：一种煤层顶板含水层的提前疏放方法，包括如下步骤：步骤a：利用钻机对直罗组粗砂岩含水层上方的地面进行垂直钻孔得到直孔，并对直孔进行扩孔处理，扩孔后的直孔的底部位于直罗组粗砂岩含水层的下方；步骤b：利用定向钻机对地面进行倾斜钻孔得到斜孔，所述斜孔的底部位于直罗组粗砂岩含水层的下方，所述斜孔的底部与直孔的一侧相连通；步骤c：所述直罗组粗砂岩含水层内的水自流到直孔和斜孔内；步骤d：将连接水泵的水管插入到直孔内的水面下方，并利用水泵对直孔内的水进行抽取；步骤e：由于直孔和斜孔内的水的高差和重力，随着直孔内的水的抽取，斜孔内的水流到直孔内，并通过水泵抽出。
5.优选的，所述直罗组粗砂岩含水层的下方的直孔高度有100
‑
150m。
6.优选的，扩孔后的直孔的孔径范围为140
‑
450mm，与垂直于地面的竖直线之间的夹角小于3
°
。
7.优选的，所述斜孔的孔径范围为65
‑
140mm，与地面的夹角范围为45
‑
75
°
。
8.本发明的有益效果：本发明利用钻机钻直孔和斜孔到煤层顶板含水层的下方，并将直孔和斜孔在顶板含水层的下方相连通，使顶板含水层内的水在初始空气压力差的情况下进入到直孔和斜孔内，然后利用水泵便能实现对直孔内水的抽取，由于水的分流及分压，
避免了水压过大导致的涌水量大的情况，有效减少了井下巷道的施工工程，并避免了在开采阶段会受到顶板水的安全威胁的情况，使煤炭资源的开采更加安全和高效。
附图说明
9.图1为本发明的工作状态示意图。
10.图中：1、直罗组粗砂岩含水层
ꢀꢀ
2、地面
ꢀꢀ
3、直孔
ꢀꢀ
4、斜孔
ꢀꢀ
5、水泵房
ꢀꢀ
6、煤层。
具体实施方式
11.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。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，以下结合实施例具体说明。
12.实施例1一种煤层顶板含水层的提前疏放方法，包括如下步骤：步骤a：利用钻机对直罗组粗砂岩含水层1上方的地面2进行垂直钻孔得到直孔3，并对直孔3进行扩孔处理，扩孔后的直孔3的底部位于直罗组粗砂岩含水层1的下方，既能完全贯穿直罗组粗砂岩含水层1使水能够流入到直孔3内，又能起到缓冲作用，即部分水量往下流动，防止初始水压过大而导致的水量喷涌而出的情况；步骤b：利用定向钻机对地面进行倾斜钻孔得到斜孔4，所述斜孔4的底部位于直罗组粗砂岩含水层1的下方，所述斜孔4的底部与直孔3的一侧相连通，夹角越大钻孔难度越大，因此夹角不易过大，斜孔4起到水的分流及分压作用，孔径越大或与地面2的夹角越大，斜孔4长度更长，储水量更多，分流的水更多，有效起到防止水量从直孔3内涌出的缓冲作用；步骤c：所述直罗组粗砂岩含水层1内的水自流到直孔3和斜孔4内；步骤d：将连接水泵的水管插入到直孔3内的水面下方，根据水面的高度实时调整水管的位置，并利用水泵对直孔3内的水进行抽取；步骤e：由于直孔3和斜孔4内的水的高差和重力，随着直孔3内的水的抽取，斜孔4内的水流到直孔3内，并通过水泵抽出。
13.本发明所述方法的具体工作状态如图1所示，在直罗组粗砂岩含水层1的上方，从地面2处垂直向下用钻机打孔并进行扩孔处理，得到扩孔后的直孔3，直孔3的深度到直罗组粗砂岩含水层1的下方，用定向钻机对地面进行倾斜钻孔得到斜孔4，斜孔4的底部位于直罗组粗砂岩含水层1的下方，且其底部与直孔3的一侧相连通，即，直孔3与斜孔4的钻孔可同时进行，两个钻孔完成并打通后，直罗组粗砂岩含水层1自流入到直孔3和斜孔4内，地面上设置有水泵房5，将连接水泵的水管插入直孔内，启动系统电源后，水泵工作从而将直孔3内的水抽出，随着直孔3内水位的下降，斜孔4内的水由于高差、压力及重力的作用会流入到直孔3内，然后水泵将其一同抽出，即完成了煤层6顶板含水层的提前疏放。
14.实施例2一种煤层顶板含水层的提前疏放方法，包括如下步骤：步骤a：利用钻机对直罗组粗砂岩含水层1上方的地面2进行垂直钻孔得到直孔3，并对直孔3进行扩孔处理，扩孔后的直孔3的底部位于直罗组粗砂岩含水层1的下方，所述直
罗组粗砂岩含水层1的下方的直孔3高度有100
‑
150m，及直罗组粗砂岩含水层1的底部到直孔3的底部之间的距离在100
‑
150m之间，既能完全贯穿直罗组粗砂岩含水层1使水能够流入到直孔3内，又能起到缓冲作用，即部分水量往下流动，防止初始水压过大而导致的水量喷涌而出的情况，扩孔后的直孔3的孔径范围为140
‑
450mm，与垂直于地面2的竖直线之间的夹角小于3
°
，使水泵所连接的抽水管能够顺利进入到直孔3内进行水的抽取；步骤b：利用定向钻机对地面进行倾斜钻孔得到斜孔4，所述斜孔4的底部位于直罗组粗砂岩含水层1的下方，所述斜孔4的底部与直孔3的一侧相连通，所述斜孔4的孔径范围为65
‑
140mm，与地面2的夹角范围为45
‑
75
°
，夹角越大钻孔难度越大，因此夹角应处于上述范围不易过大，斜孔4起到水的分流及分压作用，孔径越大或与地面2的夹角越大，斜孔4长度更长，储水量更多，分流的水更多，有效起到防止水量从直孔3内涌出的缓冲作用；步骤c：所述直罗组粗砂岩含水层1内的水自流到直孔3和斜孔4内；步骤d：将连接水泵的水管插入到直孔3内的水面下方，根据水面的高度实时调整水管的位置，并利用水泵对直孔3内的水进行抽取；步骤e：由于直孔3和斜孔4内的水的高差和重力，随着直孔3内的水的抽取，斜孔4内的水流到直孔3内，并通过水泵抽出。
15.本发明所述方法的具体工作状态如图1所示，在直罗组粗砂岩含水层1的上方，从地面2处垂直向下用钻机打孔并进行扩孔处理，得到扩孔后的直孔3，孔径范围在140
‑
450mm之间，直孔3的深度到直罗组粗砂岩含水层1的下方100
‑
150m，即在100
‑
150m之间，用定向钻机对地面进行倾斜钻孔得到斜孔4，斜孔4的底部位于直罗组粗砂岩含水层1的下方，且其底部与直孔3的一侧相连通，即，直孔3与斜孔4的钻孔可同时进行，两个钻孔完成并打通后，直罗组粗砂岩含水层1自流入到直孔3和斜孔4内，地面上设置有水泵房5，将连接水泵的水管插入直孔内，启动系统电源后，水泵工作从而将直孔3内的水抽出，随着直孔3内水位的下降，斜孔4内的水由于高差、压力及重力的作用会流入到直孔3内，然后水泵将其一同抽出，即完成了煤层6顶板含水层的提前疏放。
16.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。