[发明专利]一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法

说明书

本发明涉及矿产开采技术领域，尤其是涉及一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法。弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，其包括以下步骤：在掘进工作过程中进行排水包括通过疏干开采和预置导流管的方式进行排水。通过掘进过程中的水控制能够改变地层的富水性条件，离层空间汇水时间条件，源头治理效果明显，避免了水害的发生，进而提高了采煤效率。

技术领域

本发明涉及矿产开采技术领域，尤其是涉及一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法。

背景技术

西北地区的早中侏罗纪煤田煤层层数多、厚度大，资源十分丰富，是我国重要的战略性煤炭基地之一，但是在生产建设过程中遇到了大量的弱胶结膨胀性软岩的工程难题。软化泥化引起综采支架陷底、快速底鼓使刮板机上抬、巷道底鼓需要反复人工起底，累计起底量高达20.6m，严重制约生产效率。国际岩石力学学会定义单轴抗压强度(UDS)介于0.5到25MPa 的岩体为软岩。何满潮等对国内外关于软岩的概念进行总结、扩充，依据岩体泥质含量、结构面特征、强度特征、变形机理、塑性变形力学特点等要素，将软岩划分为膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩、复合型软岩。其中，膨胀性软岩即低应力状态下(小于25MPa)表现出塑性破坏和变形的工程岩体，其膨胀能力受岩体中膨胀性矿物的种类和含量多少影响。软岩通常具有软弱、破碎、松散的结构特征，在力学方面具有低强度、强流变、易膨胀、高风化等特点，工程上表现出长期流变、矿压显现迅速等特征，造成支护困难。

缪协兴等提出软岩巷道围岩流变大变形有限元计算方法；荆升国等提出高应力破碎软岩巷道棚-索协同支护技术；何满潮等从时间、空间、方法等角度提出巷道耦合支护理论；奚家米、余忠林等从小煤柱或沿空掘巷位置方面提出巷道变形控制方法；许兴亮等认识到水是泥化的诱因，阻断诱因有利于围岩稳定。前人在软岩方面研究成果可谓丰富、采取的工程措施对巷道变形控制取得了较为满意的效果。但以往的研究对象多为高应力软岩，或膨胀性软岩但是并不富水，工程措施致力于巷道底鼓变形控制，没有解决回采工程劣化问题；工程支护侧重于解决工程力问题，忽视了岩体这种双相介质中水-岩相互作用的影响；膨胀性软岩渗透性很差，通过注浆阻断水诱因可操作性不强，未能形成提出核心控制理念和完整的技术体系。

西部侏罗纪煤系地层具有弱胶结、低强度、强膨胀率、高富水等特点，本申请将这种地层定义为“弱胶结强膨胀性高富水软岩”，由其引起的工程问题不限于井巷工程，也包括采煤工作面底鼓、泥化、支架陷底、产生泥煤等；此外，非软岩基岩含水层可以突水但不会溃砂，基岩突水溃砂亦属于弱胶结强膨胀性高富水软岩工程问题之一。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，该方法能够因水诱因导致的工程问题；

本发明提供一种弱胶结强膨胀高富水软岩掘进过程中水控制方法，包括以下步骤：

在掘进工作过程中进行排水包括通过疏干开采和预置导流管的方式进行排水。

优选的，所述疏干开采包括以下步骤：

工程设计前初步评价，评价水文地质条件，判断是否具备工作面设计条件，如果不满足则需要进行水文地质补充勘探；

掘进前预评价，当具备工作面设计条件时，评价顶板间接充水含水层突水危险性，以及评价煤层直接顶板富水性规律、预计疏干水量或工作面涌水量；

疏放水工程设计，根据富水性评价成果图设计疏放水钻孔密度、钻孔之间平面夹角；

疏放水钻孔施工，钻孔施工与掘进同步进行，工作面综采设备安装前要完成放水孔施工；

地球物理探查，疏放水工程结束后，采用地球物理勘探手段探查富水异常区，查看是否存在疏放水盲区；

钻探验证，对物探发现的富水异常区打孔验证，若单孔出水量超过预设水量时，增加钻孔疏放；