[发明专利]一种巨厚非均质砂岩水害区域防治方法

说明书

本发明提供了一种巨厚非均质砂岩水害区域防治方法，采用多种地球物理勘探法、钻孔单位涌水量及基于沉积控水规律的含水层富水性预测方法，联合确定富水异常区，根据富水异常区的确定和地下水流向的流向，来设计定向长钻孔主孔，提高了煤层开采顶板含水层富水性预测结果可靠性，为顶板疏放水钻孔布置提供可靠依据，同时本发明在富水性异常区圈定成果与导水裂隙带高度判定成果的基础上，通过地下水流向流速的测定与地下水流场的模拟，在垂直地下水流向的方向沿导水裂隙带顺层布置定向长钻孔，在富水异常区开分支孔疏放富水异常区顶板水，减少钻孔数量，降低煤矿防治水费用。

技术领域

本发明涉及煤矿防治水领域，具体为一种巨厚非均质砂岩水害区域防治方法。

背景技术

近些年，西部生产矿井涌水量逐年增加，与勘探阶段预计的涌水量相差甚远，且区域煤层顶板上覆巨厚砂岩孔隙裂隙含水层，富水性极不均一，能否科学开展顶板水害防治工作是矿井安全、高效开采的重要因素，具有重要的经济意义与显著的社会意义。

目前，顶板水害防治的手段有煤炭资源开采前疏放(超前疏放)、注浆改造含水层、帷幕注浆、充填开采或者限制采高等，其中，超前疏放是应用最广泛、最普遍的一种顶板水害防治方法，但随着煤炭资源强度的增大，开采深度的增加，复杂水文地质条件下煤层顶板水害面临巨大的挑战，传统的超前疏放存在如下问题：

(1)顶板疏放目标层位与疏放区域判别可靠性较差，影响顶板疏放钻孔布置，从而降低顶板疏放水效果。生产矿井目前根据地球物理勘探方法圈定富水异常区，地球物理勘探具有多解性，富水异常区可靠性较差，加之砂岩含水层具有非均质的特征，增加了富水性异常区圈定准确性，疏放钻孔布置依据不充分，降低了顶板疏放水效果。

(2)常规顶板疏放钻孔施工数量较多，钻探费用高，疏放效率较低。顶板含水层富水异常一般为空间面状，而常规的顶板疏放孔为点状，较难实现大面积的有效疏放，钻孔布设较多会增加钻探费用，增加煤矿防治水费用。

发明内容

针对现有技术中超前疏放存在疏放区域无法确定，从而导致疏放效率较低的问题，本发明提供一种巨厚非均质砂岩水害区域防治方法，该方法有效的确定疏放区域，并提高了疏放效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种巨厚非均质砂岩水害区域防治方法，包括如下步骤：

步骤1，在开采区煤层的顶板巨厚砂岩含水层内确定地下水流向；

步骤2，在巨厚砂岩含水层内确定地下水流向后，确定顶板砂岩含水层富水异常区和煤层顶板覆岩中导水裂隙带顶界面；

步骤3，设计并施工定向长钻孔主孔疏放富水异常区顶板水；

步骤4，对富水异常区顶板水疏放效果进行检验。

优选的，步骤1中，确定地下水流向的方法为在煤层的顶板巨厚砂岩含水层内布置若干监测钻孔，并在若干监测钻孔内分别安置地下水流向流速仪，用于检测煤层开采区域地下水流向；地下水流向流速仪反馈流水流向信息，并采用地下水流数值模拟软件建立地下水流数值模型，模拟地下水流场，进行地下水流向的确定。

优选的，步骤2中，采用地球物理勘探方法、钻孔单位涌水量及含水层富水性预测方法确定煤层的顶板巨厚砂岩含水层富水异常区。

优选的，步骤2中，采用经验公式、数值模拟、物理模拟和现场实测的手段综合确定煤层顶板覆岩中导水裂隙带顶界面。

进一步的，所述经验公式通过施工定向钻的煤矿及其周边煤炭开采区导水裂隙带实测数据与煤层厚度的拟合计算得到。

优选的，步骤3中，根据地下水流向设计定向长钻孔主孔，在煤层开采工作面的顺槽中设置钻场，并在钻场内按照所设计的定向长钻孔主孔的轨迹沿着煤层顶板覆岩顺层施工，当定向长钻孔主孔施工至导水裂隙带顶界面内，根据富水异常区的形状进行定向长钻孔主孔的分支钻孔设置。