煤矿工作面顶板老窑水疏放方法

本发明属于矿井水害防治，具体涉及煤矿工作面顶板老窑水疏放方法。

背景技术：

1、在煤矿开采过程中，顶板老窑水是一个常见而且严重的问题。顶板老窑水的积聚不仅会影响工作面的安全生产，还可能导致地质灾害，如顶板垮塌、顶板突/涌水事故等，给矿井生产带来极大隐患。因此，有效疏放顶板老窑水是煤矿生产管理中的重要环节之一。

2、顶板老窑水作为制约煤矿生产的水害之一，具有隐蔽性强、来源广泛等特征，尤其对于顶板存有老窑、裂隙及节理等较为发育的矿井，要实现水体下安全采煤，就必须掌握顶板水的流动及范围，并采取相应的技术措施。

3、煤矿工作面的顶板老窑水问题主要由以下几个因素引起：

4、1.地质构造

5、地质构造是导致顶板水积聚的重要原因之一。煤层所处地层结构复杂，含水层分布不均，地质构造对水文地质的影响往往导致顶板老窑水问题的出现。

6、2.地下水位

7、地下水位的变化直接影响煤矿工作面的顶板老窑水情况。当地下水位上升时，顶板老窑水积聚的可能性增加，加剧了矿井的顶板老窑水问题。

8、3.矿井开采活动

9、煤矿的开采活动会破坏原有的地层结构，导致地下水的渗透增加，从而加剧了顶板老窑水的问题。此外，采掘工作面的挖掘活动也可能导致顶板的不稳定，进一步促使顶板水的积聚。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供煤矿工作面顶板老窑水疏放方法，解决了现有技术中存在的顶板老窑水疏放超前性差及采掘接续紧张的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，煤矿工作面顶板老窑水疏放方法，具体包括如下操作步骤：

3、步骤1、获取煤矿地质信息绘制钻孔柱状图；

4、步骤2、根据钻孔柱状图，确定顶板的位置、含水层位置，含水层与顶板之间的距离；

5、步骤3、计算导水裂隙带的高度；

6、步骤4、对导水裂隙带进行水源探测，获得顶板老窖水的第一次异常区域，计算第一次异常区域内顶板的含水量；

7、步骤5、在第一次异常区域布置第一钻场和第一钻孔，统计第一钻孔的每日出水量，得到累计出水量；

8、步骤6、将累计出水量与顶板的含水量对比，根据对比的结果对顶板水疏放。

9、本发明的特点还在于：

10、步骤1中煤矿地质信息包括煤层中的含水层位置、地表水分布情况、井下老窑水或老采空区的分布范围、隔水层的厚度、煤矿井上下排水信息、断层位置、煤矿以往开采遗留的老窑范围和相邻采空区积水及排水情况。

11、步骤2中含水层与顶板之间的距离计算的方法是，将获取的顶板的位置和含水层位置进行求差。

12、步骤3中计算导水裂隙带的高度的具体步骤为：

13、步骤3.1、确定岩石坚硬度；

14、将岩石坚硬度根据普氏系数划分为坚硬、中硬、软弱和极软弱，所述坚硬的普氏系数为4～8，所述中硬的普氏系数为2～4，所述软弱的普氏系数为1～2，所述极软弱的普氏系数不大于1；

15、步骤3.2、根据坚硬度计算导水裂隙带的高度：

16、a、岩石为坚硬时：

17、

18、b、岩石为中硬时：

19、

20、c、岩石为软弱时：

21、

22、d、岩石为极软弱时：

23、

24、式(5)～(8)中，m表示采厚/m；hli表示导水裂隙带的高度/m。

25、步骤4中第一次异常区域内顶板的含水量计算的公式为：

26、

27、式(4)中，w积表示老窑积水量/m3；k表示老窑充水系数；m表示采厚/m；α表示煤层倾角；h表示老窑采空垂高/m；a表示老窑巷道走向长度/m。

28、步骤4中水源探测采用是直流电法或顺变电磁探测技术。

29、步骤5中布置第一钻场和第一钻孔是根据步骤4中计算出顶板的含水量的大小布置。

30、步骤6中对比的结果为累计出水量不大于顶板的含水量时，再次执行步骤4至步骤6；步骤6中对比的结果为累计出水量不小于顶板的含水量时，顶板水疏放结束。

31、本发明的有益效果是：针对顶板存有老窑水及裂隙水区域，采用该种方法可有效疏放顶板积水，尤其针对巷道掘进期间，在保证安全措施的前提下，也兼顾了现场的经济效益，此外，采用该种方法可有效疏放顶板积水，保障矿井煤炭的安全回收，对顶板潜伏老窑水及裂隙水的“探水”“放水”进行深入研究，优化钻孔设计，对指导顶板水的有效探测及疏放提供的参考。

技术特征：

1.煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，具体包括如下操作步骤：

2.根据权利要求1所述的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，步骤1中所述煤矿地质信息包括煤层中的含水层位置、地表水分布情况、井下老窑水或老采空区的分布范围、隔水层的厚度、煤矿井上下排水信息、断层位置、煤矿以往开采遗留的老窑范围和相邻采空区积水及排水情况。

3.根据权利要求2所述的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，步骤2中所述含水层与顶板之间的距离计算的方法是，将获取的顶板的位置和含水层位置进行求差。

4.根据权利要求3所述的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，步骤3中所述计算导水裂隙带的高度的具体步骤为：

5.根据权利要求4所述的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，步骤4中所述第一次异常区域内顶板的含水量计算的公式为：

6.根据权利要求5所述的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，步骤4中所述水源探测采用是直流电法或顺变电磁探测技术。

7.根据权利要求6所述的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，步骤5中所述布置第一钻场和第一钻孔是根据步骤4中计算出顶板的含水量的大小布置。

8.根据权利要求7所述的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，其特征在于，步骤6中所述对比的结果为累计出水量不大于顶板的含水量时，再次执行步骤4至步骤6；步骤6中所述对比的结果为累计出水量不小于顶板的含水量时，顶板水疏放结束。

技术总结
本发明公开的煤矿工作面顶板老窖水疏放方法，包括获取煤矿地质信息绘制钻孔柱状图；根据钻孔柱状图，确定顶板的位置、含水层位置，含水层与顶板之间的距离；计算导水裂隙带的高度；对导水裂隙带进行水源探测，获得顶板老窖水的第一次异常区域，计算第一次异常区域内顶板的含水量；在第一次异常区域布置第一钻场和第一钻孔，统计第一钻孔的每日出水量，得到累计出水量；将累计出水量与顶板的含水量对比，根据对比的结果对顶板水疏放，解决了现有技术中存在的煤矿工作的顶板水疏放超前性差及采掘接续紧张的问题。

技术研发人员：柴敬,兰浩,孙鹏,金玉锋,张丁丁,杨健锋,闫哲,韩志成,朱海涛,刘永军,孙长升,李保平
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24