[发明专利]煤矿高位离层水害注浆-泄水综合治理方法

说明书

本发明公开的煤矿高位离层水害注浆‑泄水综合治理方法，涉及高位离层水害治理技术领域。该方法首先于设计位置施工注浆‑泄水孔的前三钻孔段，并对第三钻孔段进行采前注浆；然后施工第四钻孔段泄水，并进行采中注浆与采后注浆；最后当工作面推进到下一个注浆‑泄水孔时，对当前的注浆‑泄水孔进行封孔。本发明采取“一孔多用”的创新思路，通过在含水层内设置注浆‑泄水孔，将注浆填充含水层减弱其对离层的充水强度与针对离层积水进行泄水孔排放的方法相结合，提高了钻孔的利用率；同时采用采前、中、后注浆等多次注浆工艺和采中疏水工艺互补的方法，在减弱含水层对离层充水强度的同时也加固了覆岩强度，从多方面实现煤层顶板离层水害的综合治理。

技术领域

本发明涉及煤矿高位离层水害治理技术领域，具体涉及煤矿高位离层水害注浆-泄水综合治理方法。

背景技术

煤炭是我国能源的主要组成部分，煤矿的安全生产作为我国自然科学研究的重大课题之一也不容小觑。在开采过程中，煤矿的水害问题一直严重制约着安全高效生产。煤矿突水问题不仅影响矿井井巷开拓和回采工作，还会造成人员伤亡、设备损坏，带来经济损失，影响着煤矿生产的效益。

随着我国煤矿产量的不断增加，煤矿开采深度和厚度不断增大，采厚较大的采煤方法的应用对煤层6上覆岩层造成了比以往更大的扰动致使岩层变形甚至破坏。如图1所示，在上覆岩层下沉过程中，若相邻岩层的物理性质有差异，则会出现沉降差异从而导致离层2空间的产生。若离层2相邻层位有含水层1，在离层2空间真空负压的作用下，含水层1中的水会向离层2空间内积聚从而形成离层水体。随着工作面推进，覆岩结构发生调整，离层2发育条件变化，离层水体有可能突破下位相对隔水层3，短时间内大量溃入采掘空间造成水害。离层水害的特点是瞬时水量大、突水征兆不明显且可能携带泥沙，极易造成淹井事故。

我国西北地区煤炭资源丰富，煤层较厚，赋存条件较好。但在巨厚煤层开采条件下，由于开采强度剧烈以及上覆岩层物理性质差异等原因，覆岩的变形破坏范围较大，矿区离层水害较为普遍，对煤矿安全生产影响较大，其中以彬长-永陇矿区最为典型。以永陇矿区崔木煤矿为例，根据钻孔资料，其地层由老到新分别为：三叠系中统纸坊组、铜川组；侏罗系下统富县组、中统延安组、直罗组、安定组；白垩系下统宜君组、洛河组、华池组和罗汉洞组；上覆新近系以及第四系地层。开采实践表明离层主要发育在洛河组砂岩下部以及洛河组砂岩和安定组泥岩交界处，洛河组砂岩含水层为巨厚弱富水含水层，储水量较大，可对离层空间持续充水补给，从而形成离层水体对下伏安定组泥岩隔水层产生荷载作用、孔隙水压力作用和软化作用。当下位安定组泥质岩层隔水能力不足以承受荷载和孔隙水压力后，离层水体将会冲破泥质隔水层通过导水裂隙带溃入矿井，造成事故。

由于离层水害的突水水源在离层空间内，而离层空间的发育位置难以精确判别，并且受采动影响会持续发育变化，因此，离层水害的治理难点主要在于动态的水源。目前针对离层水害的主要治理思路是钻孔疏放，具体包括井下离层导流孔方法、井下离层截流孔方法以及地面直通式导流孔等方法。通过钻孔至离层积水的地层层位，破坏离层空间的可积水性，疏放离层空间积水从而达到防治离层水害的目的。但以陕西永陇矿区为典型的高位离层情况下，井下施工方法并不适用。若离层发育层位距煤层顶板过高，井下仰孔施工困难，且侏罗系安定组中含泥质岩部分，遇水极易软化崩解，导致孔身结构不稳定易遭破坏，经常全面塌孔甚至埋钻，疏放水效果不理想。而地面直通式导流孔在疏放离层水的过程中，离层会因为采动的影响发生变形致使导流孔发生变形破坏、堵塞，透孔的施工也较为困难，疏水的效率不高。

发明内容

鉴于此，本发明公开了煤矿高位离层水害注浆-泄水综合治理方法，采用“一孔多用”的思路，通过注浆充填存在突水危险离层附近的含水层，减弱其对邻近离层的充水强度，并且通过注浆-泄水孔疏放离层水，从而有效治理煤矿高位离层水害。

根据本发明的目的提出的一种煤矿高位离层水害注浆-泄水综合治理方法，包括以下步骤：

步骤一：根据工作面的范围、周期闭合距以及离层持续时间，在工作面回采前对离层可能发生涌突的位置进行预测，确定注浆-泄水孔的位置。