[发明专利]一种具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面水灾预防方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种顶板裂隙水探测方法，具体是一种适用于煤矿井下的具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面水灾预防方法，属于煤矿安全生产技术领域。

背景技术

裂隙水是赋存于岩体裂隙中的地下水，按含水介质裂隙的成因，可分为风化裂隙水、成岩裂隙水与构造裂隙水。按埋藏条件，可以是潜水或承压水，与孔隙水比较，裂隙水分布不均匀，水力联系不好，介质的渗透性具有不均一性与各向异性。

矿山、隧道、地下工程中经常会遇到裂隙发育围岩、软弱围岩及渗水围岩，围岩内含有明显软弱夹层、泥化夹层、各类结构面，以及各类复合结构，其中，含泥岩夹层软岩围岩具有强膨胀性和风化性的特点，特别是针对煤矿开采，随着煤层开采不断加深，大厚度煤层开采目前均采用三机配套或四机配套的现代化采煤装备，采深、采厚、顶板岩石岩性、工作面倾角、推采速度、工作面跨度等因素及采煤工艺均直接影响裂隙发育围岩顶板的导水裂隙带发育机理及高度。

矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾，通常也称为透水；冒落带指采矿工作面放顶后引起的直接垮落破坏，该带不仅透水而且透砂；裂隙带是指冒落带之上大量出现的切层、离层和断裂隙或裂隙发育带，该带不会透砂但能透水；冒落带和裂隙带合称导水裂隙带，导水裂隙带发育高度、采矿扰动及顶板围岩运移等影响因素均对防治裂隙发育围岩裂隙水至关重要。

目前裂隙发育围岩裂隙水灾大多以后方采空区滞后突水，目前治理裂隙发育围岩裂隙水的方法也通常仅仅是采前物探、钻探疏放水，但是对回采过程中顶板水运移、采煤工作面导水裂隙带发育机理没有相关文献论述记载。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面水灾预防方法，根据物探、钻探情况对工作面水文地质条件、突水危险性等进行综合评价，能够有效预防水灾的发生，特别适用于具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面。

为实现上述目的，本具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面水灾预防方法是根据物探、钻探情况对工作面水文地质条件、突水危险性进行综合评价，具体步骤如下：

a.采前探测：采煤工作面形成后，利用井下超高密度三维电阻率方法对工作面上覆、巷道侧帮上方围岩含水层富水区域进行探测，根据探测到的电阻率，划分开采工作面顶板、煤壁上方顶板围岩含水层富水异常区；

b.钻孔探测验证：对物探异常区进行水文钻探验证，同步取得顶板岩芯岩样后利用三轴岩石力学试验机对围岩裂隙含水层富水区进行疏放；

c.安全评估：对顶板岩芯岩样进行岩石力学试验，根据取得的岩石力学参数进行回采工作面采场顶底板数值模拟，利用数值模拟结果设计顶板导水裂隙带高度探测钻孔，观测回采工作面顶板原始裂隙发育情况；

d.水灾威胁评估：依据物探、钻探结果，采用常规水害威胁评价方法评价围岩裂隙含水层对工作面开采危险性进行评价；

e.动态监控：工作面每推采设定距离后利用超高密度三维电阻率方法对采煤工作面前方、后方采空区顶板围岩富水性进行探测，监控顶板围岩富水区随采动围岩压力变化而发生的运移，预防采空区滞后涌水；

f.采后导水裂隙带发育观测及现场施工：回采工作面推采至停采线后，在停采线外侧利用步骤c中数值模拟结果再次设计导水裂隙带发育钻孔探测；根据顶板围岩运动理论，将采空区上方岩层划分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，根据采动围岩运动理论的上三带理论，设计钻孔方位指向采空区上方，倾角根据回采围岩运动数值模拟试验确定，并利用双端封堵测漏进行现场施工。

与现有技术相比，本具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面水灾预防方法由于根据物探、钻探情况对工作面水文地质条件、突水危险性进行综合评价，通过岩石力学试验、物探、数值模拟、导水裂隙带高度探测等一系列探测并对探测数据进行综合评价，因此能够有效对同一采区内采煤工作面的水灾进行预防，特别适用于具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面。

具体实施方式

本具有裂隙发育围岩顶板的采煤工作面水灾预防方法是根据物探、钻探情况对工作面水文地质条件、突水危险性进行综合评价，具体步骤如下：

a.采前探测：采煤工作面形成后，利用井下超高密度三维电阻率方法对工作面上覆、巷道侧帮上方围岩含水层富水区域进行探测，根据探测到的电阻率，划分开采工作面顶板、煤壁上方顶板围岩含水层富水异常区；