一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法和系统与流程

本申请涉及煤矿安全开采，特别涉及一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法和系统。

背景技术：

1、随着煤炭资源逐渐以深部开采为主，很多开采地区的煤层底板面临奥灰水的影响日益严重，特别是在煤层地质条件复杂的情况下，工作面在遇到断层时需要留设大量的防水煤柱以保证开采安全，这极大的造成了资源浪费。

2、为了解决这一问题，在缩短断层防水煤柱开采时，主要采用对底板进行注浆加固的方法，利用突水系数对缩短断层防水煤柱开采进行指导，提高开采率。但是，在目前的技术中，突水系数只涉及含水层水压、底板隔水层厚度两个参数，致使对缩短断层防水煤柱开采指导缺乏合理性。

3、因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请提供一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法，包括:对所述工作面缩短断层防水煤柱的注浆加固区域分区进行注浆加固，并获取所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中的钻孔单位涌水量q、底板采动最大破坏深度h1、含水层顶面向上裂隙扩展最大高度h2、以及在所述工作面缩短断层防水煤柱的开采范围内施打的水文观测孔内含水层顶面向上低电阻率最大高度h3；按照公式：

4、

5、修正所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中述工作面缩短断层防水煤柱的突水系数t；其中，k为涌水安全系数，

6、

7、h为底板至含水层的距离；p为底板含水层的水压；q为注浆加固前的钻孔单位涌水量；根据修正后的所述突水系数与预设安全值t标的比较结果，对工作面缩短断层防水煤柱进行安全回采。

8、优选的，所述获取所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中的钻孔单位涌水量q，具体为：在所述工作面缩短断层防水煤柱的开采范围内施打水文观测孔，并在回采至相应所述水文观测孔区域时，获取所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中的钻孔单位涌水量q。

9、优选的，所述根据修正后的所述突水系数与预设安全值t标的比较结果，对工作面缩短断层防水煤柱进行安全回采，包括：响应于k∈(0，1]且t≤t标，对所述工作面缩短断层防水煤柱进行开采；响应于k>1且t≤t标，对底板进行疏放水，直至k∈(0，1]且t≤t标，对所述工作面缩短断层防水煤柱的进行开采；响应于k>1且t>t标，底板进行疏放水后，再对底板进行注浆加固，直至k∈(0，1]且t≤t标，对所述工作面缩短断层防水煤柱的进行开采。

10、优选的，所述水文观测孔的数量根据所述工作面缩短断层防水煤柱的宽度确定，且所述水文观测孔的数量取值为[6,8]。

11、优选的，所述注浆加固区域包括：第一区域、第二区域、第三区域；其中，所述第一区域为所述工作面缩短断层防水煤柱的底板地质薄弱区；所述第二区域为所述工作面缩短断层防水煤柱的底板破坏区与含水层顶部破坏区的交接处厚度小于底板岩层中强度最大岩层的厚度的区域；所述第三区域为所述工作面缩短断层防水煤柱的底板破坏区与含水层顶部破坏区的连通区域。

12、优选的，基于所述工作面缩短断层防水煤柱的开采区域的地质钻孔或电阻率，确定所述第一区域；基于建立的所述工作面缩短断层防水煤柱的回采地质模型，对所述工作面缩短断层防水煤柱开展回采数值试验，划分所述第二区域和所述第三区域。

13、本申请实施例还提供一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采系统，包括：参数获取单元，配置为对所述工作面缩短断层防水煤柱的注浆加固区域进行注浆加固，并获取所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中的钻孔单位涌水量q、底板采动最大破坏深度h1、含水层顶面向上裂隙扩展最大高度h2、以及在所述工作面缩短断层防水煤柱的开采范围内施打的水文观测孔内含水层顶面向上低电阻率最大高度h3；系数修正单元，配置为按照公式：

14、

15、修正所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中述工作面缩短断层防水煤柱的突水系数t；其中，k为涌水安全系数，

16、

17、h为底板至含水层的距离；p为底板含水层的水压；q为注浆加固前的钻孔单位涌水量；回采指导单元，配置为根据修正后的所述突水系数与预设安全值t标的比较结果，对工作面缩短断层防水煤柱进行安全回采。

18、有益效果：

19、本申请实施例提供的工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法中，首先，对所述工作面缩短断层防水煤柱的注浆加固区域进行注浆加固，并获取所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中的钻孔单位涌水量q、底板采动最大破坏深度h1、含水层顶面向上裂隙扩展最大高度h2、以及在所述工作面缩短断层防水煤柱的开采范围内施打的水文观测孔内含水层顶面向上低电阻率最大高度h3；然后，按照公式：

20、

21、修正注浆加固区域注浆加固后、回采过程中工作面缩短断层防水煤柱的突水系数t；其中，k为涌水安全系数，k＝q/q，h为底板至含水层的距离；p为底板含水层的水压；q为注浆加固前的钻孔单位涌水量；最后，根据修正后的突水系数与预设安全值t标的比较结果，对工作面缩短断层防水煤柱进行安全回采。

22、籍此，在缩短断层防水煤柱开采时，通过涌水量对突水系数进行精确修正，使通过突水系数对缩短断层防水煤柱的回采指导更加合理准确，提高对缩短断层防水煤柱回采指导的合理性，进一步有效提高缩短断层防水煤柱的回采率。

技术特征：

1.一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法，其特征在于，包括:

2.根据权利要求1所述的工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法，其特征在于，所述获取所述注浆加固区域注浆加固后、回采过程中的钻孔单位涌水量q，具体为：

3.根据权利要求1所述的工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法，其特征在于，所述根据修正后的所述突水系数与预设安全值t标的比较结果，对工作面缩短断层防水煤柱进行安全回采，包括：

4.根据权利要求1所述的工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法，其特征在于，所述注浆加固区域包括：第一区域、第二区域、第三区域；其中，所述第一区域为所述工作面缩短断层防水煤柱的底板地质薄弱区；所述第二区域为所述工作面缩短断层防水煤柱的底板破坏区与含水层顶部破坏区的交接处厚度小于底板岩层中强度最大岩层的厚度的区域；所述第三区域为所述工作面缩短断层防水煤柱的底板破坏区与含水层顶部破坏区的连通区域。

6.根据权利要求5所述的工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法，其特征在于，

7.一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价系统，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供一种工作面缩短断层防水煤柱的安全回采评价方法和系统。该方法包括:对工作面缩短断层防水煤柱的注浆加固区域分区进行注浆加固，并获取注浆加固区域注浆加固后、回采过程中的钻孔单位涌水量、底板采动最大破坏深度、含水层顶面向上裂隙扩展最大高度、以及在工作面缩短断层防水煤柱的开采范围内施打的水文观测孔内含水层顶面向上低电阻率最大高度按照公式修正注浆加固区域注浆加固后、回采过程中述工作面缩短断层防水煤柱的突水系数；根据修正后的突水系数与预设安全值的比较结果，对工作面缩短断层防水煤柱进行安全回采。籍此，通过突水系数对缩短断层防水煤柱的回采指导更加合理准确，进一步有效提高缩短断层防水煤柱的回采率。

技术研发人员：李连刚,解建,张俊杰,杨本水,涂磊,魏旭利,潘锐
受保护的技术使用者：安徽恒源煤电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12