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一种煤层顶板离层水害防治方法

2021-04-08 23:13:15

一种煤层顶板离层水害防治方法

  技术领域

  本发明属于矿山防治水类技术领域,尤其涉及一种煤层顶板离层水害防治方法。

  背景技术

  煤层顶板(coal seam roof),是指正常层序的含煤地层剖面中覆盖在煤层上面的岩层。

  离层原一般是指直接顶与老顶间的离层,就是说随着工作面的推进,直接顶发生变形,老顶也发生变形,在直接顶跨落之前,直接顶和老顶都存在一个最大挠度,如果直接顶最大挠度不大于老顶的最大挠度就不离层,反之,就发生离层;简单的说就是直接顶与老顶之间的相互分离。

  在特殊的地质条件区域,随着煤矿综放工作面的回采,因采空区顶板垮落变形形成的裂隙带无法及时穿透上部大厚度泥岩隔水层,而随着隔水层的下沉变形,其顶部与坚硬砂岩含水层之间形成离层空间,含水层水渗入其中进而形成离层水,随着离层空间的扩大,离层水的不断聚集,一旦周期来压或顶板岩层失稳断裂,导致离层水掉落,给矿井生产带来安全威胁。

  离层水害的治理由前期的井下泄水钻孔到目前比较通用的地面泄水钻孔以及离层空间注浆填充治理办法,均需采用大量的人力、物力、财力的投入,费时、费事、受制约性强,然而治理成效比较一般,仍时有水害事故发生,因此,现阶段市场上亟需一种煤层顶板离层水害防治方法来解决上述问题。

  发明内容

  本发明的目的在于:为了解决离层水害的治理由前期的井下泄水钻孔到目前比较通用的地面泄水钻孔以及离层空间注浆填充治理办法,均需采用大量的人力、物力、财力的投入,费时、费事、受制约性强,然而治理成效比较一般,仍时有水害事故发生的问题,而提出的一种煤层顶板离层水害防治方法。

  为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

  一种煤层顶板离层水害防治方法,包括超放高度、超放长度、超放宽度、循环步距、导水裂隙、尖刺裂隙、隔水层、离层水以及含水层。

  作为上述技术方案的进一步描述:

  所述超放高度为放顶煤开采时超过顶煤正常冒落的高度,所述超放长度为沿工作面推采方向持续控制超放高度的推采长度。

  作为上述技术方案的进一步描述:

  所述超放宽度为工作面切眼中部控制超放高度范围的宽度,所述循环步距为控制超放高度区域的一个周期。

  作为上述技术方案的进一步描述:

  所述导水裂隙为裂隙带所形成的导水通道,所述尖刺裂隙为控制超放距在工作面顶部所形成的小范围导水裂隙,并且尖刺裂隙的范围由下往上依次变小呈尖刺型。

  作为上述技术方案的进一步描述:

  所述隔水层为工作面顶部大厚度的泥岩层,所述离层水为在特殊地质区域,泥岩隔水层变形下沉,其顶部与含水层之间形成离层空间,含水层水渗入其中形成离层水。

  作为上述技术方案的进一步描述:

  所述含水层为工作面顶部主要充水含水层。

  一种煤层顶板离层水害防治方法,包括以下流程:

  流程S1:在工作面进行回采的过程中,需按照循环步距控制工作面中部在一定范围内的超放高度、超放长度以及超放宽度;

  流程S2:完成对工作面的回采工序后,便会在工作面采空区的顶部形成一定范围内的超高冒落区;

  流程S3:由于工作面采空区顶部所形成的超高冒落区,使得其上部形成小范围的尖刺裂隙,尖刺裂隙尖端部位穿过隔水层并进入离层水空间层内,可对离层水内的积水进行持续疏放,破坏离层水空间持续蓄水的能力,达到治理离层水害的目的。

  作为上述技术方案的进一步描述:

  所述超放高度、超放长度、超放宽度以及循环步距需要一定的辅助工程进行验证,可得出各自矿井使用的参数。

  综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

  1、本发明中,通过设计的超放高度、超放长度、超放宽度、循环步距、导水裂隙、尖刺裂隙、隔水层、离层水以及含水层之间的互相配合下,在工作面回采的过程中,按循环步距进行控制工作面中部一定范围顶板的超放高度、超放长度以及超放宽度,便可实现循环控制工作面中部一定范围的顶板冒落高度,还能够形成小范围的超高冒落区,由此产生的导水裂隙和尖刺裂隙能及时穿透隔水层进入离层空间,对离层水进行持续疏放,破坏离层攻坚的蓄力能力,从而达到治理离层水害的目的,使得在进行施工时能够达到节省人力、物力、财力、安全、高效、方便、快捷、简单以及易操作等工作效果。

  2、本发明中,通过设计的循环步距、超放高度、超放长度和超放宽度,按循环步距循环控制工作面中部一定范围顶板的超放高度、超放长度以及超放宽度,用于实现在循环控制工作面中部一定范围的顶板冒落高度,并形成小范围的超高冒落区,通过设计的导水裂隙和尖刺裂隙,所形成的顶板冒落高度以及超高冒落区,由此所产生的导水裂隙和尖刺裂隙能够及时穿透隔水层进入离层空间,对离层水进行持续疏放,破坏离层空间的蓄水能力,从而达到治理离层水害的作用。

  附图说明

  图1为本发明提出的一种煤层顶板离层水害防治方法所提供的沿工作面推采方向的结构示意图;

  图2为本发明提出的一种煤层顶板离层水害防治方法所提供的沿工作面切眼方向结构示意图。

  图例说明:

  1、超放高度;2、超放长度;3、超放宽度;4、循环步距;5、导水裂隙;6、尖刺裂隙;7、隔水层;8、离层水;9、含水层。

  具体实施方式

  下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

  请参阅图1-2,本发明提供一种技术方案:一种煤层顶板离层水害防治方法,包括超放高度1、超放长度2、超放宽度3、循环步距4、导水裂隙5、尖刺裂隙6、隔水层7、离层水8以及含水层9。

  具体的,如图1,超放高度1为放顶煤开采时超过顶煤正常冒落的高度,超放长度2为沿工作面推采方向持续控制超放高度1的推采长度。

  具体的,如图2,超放宽度3为工作面切眼中部控制超放高度1范围的宽度,循环步距4为控制超放高度1区域的一个周期,通过设计的循环步距4、超放高度1、超放长度2和超放宽度3,按循环步距4循环控制工作面中部一定范围顶板的超放高度1、超放长度2以及超放宽度3,用于实现在循环控制工作面中部一定范围的顶板冒落高度,并形成小范围的超高冒落区。

  具体的,如图1,导水裂隙5为裂隙带所形成的导水通道,尖刺裂隙6为控制超放距在工作面顶部所形成的小范围导水裂隙5,并且尖刺裂隙6的范围由下往上依次变小呈尖刺型,通过设计的导水裂隙5和尖刺裂隙6,所形成的顶板冒落高度以及超高冒落区,由此所产生的导水裂隙5和尖刺裂隙6能够及时穿透隔水层7进入离层空间,对离层水8进行持续疏放,破坏离层空间的蓄水能力,从而达到治理离层水害的作用。

  具体的,如图1,隔水层7为工作面顶部大厚度的泥岩层,离层水8为在特殊地质区域,泥岩隔水层7变形下沉,其顶部与含水层9之间形成离层空间,含水层9水渗入其中形成离层水8。

  具体的,如图1,含水层9为工作面顶部主要充水含水层9。

  一种煤层顶板离层水害防治方法,包括以下流程:

  流程S1:在工作面进行回采的过程中,需按照循环步距4控制工作面中部在一定范围内的超放高度1、超放长度2以及超放宽度3;

  流程S2:完成对工作面的回采工序后,便会在工作面采空区的顶部形成一定范围内的超高冒落区;

  流程S3:由于工作面采空区顶部所形成的超高冒落区,使得其上部形成小范围的尖刺裂隙6,尖刺裂隙6尖端部位穿过隔水层7并进入离层水8空间层内,可对离层水8内的积水进行持续疏放,破坏离层水8空间持续蓄水的能力,达到治理离层水害的目的。

  具体的,如图1,超放高度1、超放长度2、超放宽度3以及循环步距4需要一定的辅助工程进行验证,可得出各自矿井使用的参数。

  工作原理:使用时,在工作面进行回采的过程中,需按照循环步距4控制工作面中部在一定范围内的超放高度1、超放长度2以及超放宽度3,完成对工作面的回采工序后,便会在工作面采空区的顶部形成一定范围内的超高冒落区,由于工作面采空区顶部所形成的超高冒落区,使得其上部形成小范围的尖刺裂隙6,尖刺裂隙6尖端部位穿过隔水层7并进入离层水8空间层内,可对离层水8内的积水进行持续疏放,破坏离层水8空间持续蓄水的能力,达到治理离层水害的目的,在上述过程中,超放高度1、超放长度2、超放宽度3以及循环步距4需要一定的辅助工程进行验证,得出各自矿井使用的参数,此方法节省人力、物力、财力、安全、高效、方便、快捷、简单以及易操作等工作效果。

  以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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