[发明专利]一种煤矿采空区水探放方法

权利要求书

1.一种煤矿采空区水探放方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采空区(1)相关信息获取，获取信息包括顶板类型、采煤厚度M和采煤周期来压步距D，顶板类型是通过钻探对采煤顶板岩石取样测试其单轴抗压强度σ，若σ≤20MPa则顶板为软弱顶板，20MPa＜σ≤40MPa则顶板为中硬顶板，40MPa＜σ≤60MPa则顶板为坚硬顶板；采煤厚度M则通过采空区(1)形成前的设计获取；采煤平均周期来压步距D是通过实测获得；

步骤二：采空区(1)形成前布置多个传感器组(2)，每个传感器组(2)包括1个电极传感器、1个水压力传感器和1个水听器，传感器组(2)的布置方法是：①将传感器组(2)沿采空区走向方向布置在采空区(1)形成前的两巷(3)，传感器组(2)两两间距小于1个采煤工作面平均周期来压步距离D，且不在预计的平均周期来压点布置传感器组(2)；②传感器组(2)沿采空区(1)垂直方向的位置依据不同顶板类型，当顶板为软弱顶板时，分别布置在距离两巷(3)保留煤柱(4)以内0.1M～0.5M区域内；当顶板为中硬顶板时，分别布置在距离两巷(3)保留煤柱(4)以内0.2M～0.6M区域内，当顶板为坚硬顶板时，分别布置在距离两巷(3)保留煤柱(4)以内0.3M～0.7M区域内；③传感器组(2)除平行于采煤走向方向以外，其他各个方向设置传感器组(2)的保护装置，以保证其在采空区(1)形成后正常运转；④传感器组(2)的数据传输线埋设在采空区(1)底板0.5m以深区域，并引出采空区(1)后连接数据采集器(5)；⑤记录各传感器组(2)所在点的标高W；

步骤三：采空区(1)形成过程中观测涌水量；采煤过程就是采空区(1)形成的过程，对该过程中每一次周期来压的涌水量进行观测，相邻两次稳定涌水量增加超过10m³/h或较前一次涌水量增加10％以上，则记录该次来压涌水点(6)；

步骤四：采空区(1)形成后划分积水区段(7)；

步骤五：对每个积水区段(7)进行探放水；

步骤六：探放水后安全开采受威胁的煤炭，钻孔组(9)完成放水后，保留放水装置直至采煤工作面(11)开采到距离钻孔组(9)70～100米处时，进行封孔；采煤工作面(11)旁边的采空区(1)中的水没有突涌入采煤工作面(11)，实现了采煤工作面(11)安全开采。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区水探放方法，其特征在于，步骤四所述的划分积水区段(7)的方法为：通过步骤二中布置的水压力传感器得到的水压数据进行分析，相邻的两个水压力传感器水压力差△P与对应的传感器标高差产生的水压力差△P_b两者差异不在10％以内则判定两个传感器不在同一积水区段(7)，以两者中点沿垂向采煤工作面走向方向划分开，就得到了积水区段(7)；

△P＝P₁-P₂，式中P₁、P₂分别为相邻两个传感器的水压力值，

△P_b＝ρg(W₁-W₂)，式中，ρ是水的密度，g为重力加速度，W₁、W₂分别是观测到P₁、P₂水压力的传感器所在点的标高。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区水探放方法，其特征在于，所述的步骤五每个积水区段(7)的探放水方法如下：①找出积水区段(7)内所有靠近探放水巷道(8)的电极传感器探测到有水的点，以该点垂直于采空区(1)走向在探放水巷道(8)的投影点为起点，以方位角为-45°～45°，来布置钻孔组(9)；②钻孔组(9)放水端配备防喷器，防喷器防喷射压力应大于该点水压力传感器的水压力；③积水区段(7)内若有步骤三中记录的来压涌水点(6)另外布置一个钻孔组(9)，该钻孔组(9)布置方法同电极传感器探测到有水的点，以来压涌水点(6)垂直于采空区(1)走向在探放水巷道(8)的投影点为起点，以方位角为-45°～45°，来布置钻孔组(9)，其防喷器防喷射压力参照传感器点的标高推算；④对钻孔组(9)进行试验放水，若放水时同一积水区段(7)的远离探放点的巷道(10)内的水听器传感器无法连续稳定捕捉到放水产生的声波信号，则将钻孔组(9)向前延伸，直至捕捉到连续稳定的放水产生的声波信号；⑤对钻孔组(9)进行放水，放水过程中若出现水听器稳定的放水产生的声波信号消失，且信号消失处的水压力传感器显示的水位标高大于探放水点的标高，则调整探放水钻孔组(9)钻探深度或操作钻机对现有探放点进行清理淤堵，直至信号恢复；⑥钻孔组(9)放水直至所在积水区段(7)内所有水压力传感器显示的水位标高不大于标高X，X＝Tmin+Y，式中Tmin为一个积水区段(7)内钻孔组(9)探放点的最低水位标高，Y取0～2米。