[发明专利]一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法

说明书

一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，包括步骤：(1)根据钻孔单位涌水量确定煤层顶板富水探查区域；(2)根据煤层开采后导水裂缝带发育最大高度并结合步骤(1)确定的煤层顶板富水探查区域确定空间上定向钻孔的目标靶区，在该目标靶区布置煤层顶板水疏放定向钻孔(1)；(3)应用电阻率测定探头实施定向钻孔，在定向钻孔的过程中，如果电阻率下降，则采取疏放水措施，如果电阻率没有明显变化，则继续测量；(4)以步骤(3)中顶板水疏放区域为起始点，测量富水区地下水的流速流向；(5)根据步骤(4)测得的富水区地下水的流速流向调整定向钻孔方位继续定向钻进；(6)重复步骤(3)至步骤(5)，完成整个回采区域顶板水疏放。

【技术领域】

本发明属于煤炭开采领域，具体涉及一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法。

【背景技术】

我国煤炭资源非常丰富，但大部分区域煤层顶板水文地质条件尚未完全查清，尤其是顶板富水性难以准确掌握，导致煤层回采阶段顶板水害事故的发生，一方面给煤矿带来严重的经济损失，损坏井下设备、增加排水费用，另一方面造成地下水资源流失、加剧缺水矿区用水紧张的局势，同时，水害事故威胁矿工的生命安全。因此，在煤炭资源回采前尽可能准确地探查煤层顶板富水性，将顶板水疏放是煤矿当下顶板水害防治的重点，经济意义与社会意义重大。

目前，顶板水害防治的方法主要包括预测和治理，预测常用的方法主要有顶板富水性探查、顶板涌(突)水危险性评价及留设防水煤柱，其中，富水性探查包括钻探施工过程中的抽(放)水试验、地球物理勘探等，顶板涌(突)水危险性评价主要运用“三图-双预测法”将多源地学信息复合叠加；治理常用的方法主要包括疏放、封堵、强排、截流等。以上方法存在如下问题：

(1)顶板富水性探查采用的抽(放)水试验是通过所施工钻孔的“点”上地质信息计算得出，不能“以点概面”推测出周边区域富水性，且耗时长、费用高；地球物理勘探虽然能够探查出“面”上(区域)富水性，但是解释、圈定富水性存在多解性，可靠性差。

(2)顶板涌(突)水危险性评价所用的地学信息一般不能够完全反映具体煤矿的地质、开采条件，有些煤矿的地学信息不完整、有缺失，从而影响危险性评价结果。

(3)防水煤柱的留设通常情况下会采用保守的计算方式，留设较宽的煤柱会造成煤炭资源的浪费，降低煤矿收入。

(4)常规的钻探疏放水方法由于钻进轨迹不可控，容易存在盲区，为保证效果必须增大工程量，导致钻孔浪费，钻探工作量加大，顶板疏放水钻孔揭露的含水层有效孔段较短，影响了疏放水效率。

【发明内容】

本发明公开了一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，采用定向钻进技术缩减大量钻孔工程量，增加钻孔揭露含水层段长度大，与含水层充分接触，钻孔利用率和钻孔施工效率高，提高了疏放水效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，包括以下步骤：

(1)根据钻孔单位涌水量确定煤层顶板富水探查区域；

(2)根据煤层开采后导水裂缝带发育最大高度并结合步骤(1)确定的煤层顶板富水探查区域确定空间上定向钻孔的目标靶区，在该目标靶区布置煤层顶板水疏放定向钻孔(1)；

(3)应用电阻率测定探头实施定向钻孔，在定向钻孔的过程中，如果电阻率下降，则采取疏放水措施，如果电阻率没有明显变化，则继续测量；

(4)以步骤(3)中顶板水疏放区域为起始点，测量富水区地下水的流速流向；

(5)根据步骤(4)测得的富水区地下水的流速流向调整定向钻孔方位继续定向钻进；

(6)重复步骤(3)至步骤(5)，完成整个回采区域顶板水疏放。