【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿井水害防治，具体是一种防治底板突水方法。
技术介绍
1、底板突水事故是具有颇高水压的底板含水层突发性地穿越了位于开采煤层与含水层之间的隔水岩层，并进入开采空间所造成的突水事故。此种突水是一种复杂的地质、开采现象，既有地质、构造的原因，也有开采工作的原因。分析表明，造成底板突水的原因与含水层上方原始导升带的高度，开采形成的底板裂隙带深度以及两带之间隔水岩层的抵抗下部承压水水压破坏的能力紧密相关。原始导升带和底板裂隙带的岩体已失去隔水性能，若开采空间通过该两带直接导通了承压水体，或者虽未直接导通，但在承压水水压的作用下，介于该两带之间的隔水保护层将遭到破坏，进而发展成为导通承压水的岩体，则开采空间将发生突水事故。
2、由于我国复杂的地质构造赋存条件，我国矿井水害事故对矿工生命财产安全构成威胁，尤其是矿井突水灾害常造成财产损失。在各类煤矿水害事故中，多数重大突水灾害多是由于煤层底板隐伏垂向导水构造导通巨厚且富水性强的奥灰含水层而致。
3、目前针对矿井底板突水问题，采用的主要防治技术有底板隔水层注浆加固的方法，但由于含水层存在地下水补给源头，富水性大且容易产生多个突水路径，造成注浆堵水工程量大、后期维护困难等不利因素。为此有必要提出一种防治底板突水方法，以提高底板注浆加固的效率。
技术实现思路
1、为了解决上述底板注浆加固效果不理想的问题，本专利技术的目的是提供一种防治底板突水方法，通过同时进行疏放降压和注浆加固并布置观测孔，达到理想的底板加固效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、步骤一，分析矿井条件：了解矿井工作面的隔水层和含水层地质条件，分析充水因素，并明确地下水条件；
4、步骤二，区域性评价：沿工作面走向，探查含水层的富水性，明确底板隐伏断层和导水通道，并对底板突水危险性进行区域性评价，划分为异常区和危险区；
5、步骤三，实施钻孔：针对危险区和异常区实施钻孔至含水层，验证区域划分的合理性，观察钻孔的涌水情况，分析钻孔水样水质，比对水质分析资料明确水质类型，并测量水压；
6、步骤四，疏放排水降压：在步骤三的基础上，计算异常区和危险区的突水系数，若突水系数小于0.06mpa/m，则保留钻孔为观测孔，若突水系数大于0.06mpa/m,则加宽钻孔为主孔，在主孔处下入第一套管，安装水泵进行排水降压，同时在排水过程中全程监测水压和抽水量波动；
7、步骤五，布置观测孔并监测：在主孔一侧追加若干观测孔，监测水位变化；
8、步骤六，注浆加固：在步骤四的基础上，待水压下降且水位波动幅度平稳后，在主孔处下入第二套管，实施高压注浆加固，同时逐渐调低水泵抽水功率，待注浆结束后，停止排水，并进行主孔封孔，保留观测孔；
9、步骤七，加固成果验证：注浆加固完成后，观察观测孔的恢复水位情况，后续回采至底板异常区和危险区时底板的干燥情况，评价加固效果。
10、进一步，步骤一中，隔水层和含水层的地质条件包括隔水层的岩性、有效厚度和含水层的岩性，充水因素包括大气降雨、地表水和地下水，地下水条件包括地下水补给来源、径流途径和排泄途径。
11、进一步，步骤二中，探查含水层时使用地面瞬变电磁探查技术，根据地下水条件选择测试线，获得测试线的电阻率断面图，电阻率与富水性呈反比。
12、进一步，步骤三中，钻孔水质分析包括钙离子含量、ph值、重碳酸根离子含量、硫酸根离子含量、硬度和悬浮物。
13、进一步，步骤四中，突水系数为含水层中的静水压力与隔水层厚度的比值。
14、进一步，步骤四中，排水过程中需进行若干次落程，以确定涌水量-降深曲线特性，推算涌水量。
15、进一步，步骤五中，观测孔需垂直地下水流向布置，且相邻观测孔的水位下降值相差不小于0.1m。
16、进一步，步骤五中，自排水开始后，前30分钟每隔5分钟观测一次，30分钟后每隔30分钟观测一次，当出水量和水位接近稳定后，每隔1小时观测一次，观测孔水位观测与主孔水压观测同时进行，水位稳定标准为波动差不超过2％。
17、进一步，步骤六中，注浆量由注浆总压力决定，注浆总压力需不小于含水层最大静水压力的1.5倍，注浆总压力由钻孔内浆柱自重压力、注浆泵压力组成。
18、进一步，步骤七中，恢复水位观测与排水时的水位观测要求相同，若连续4h内每小时水位变化不超过1cm，或水位升降与自然水位变化一致，即可停止观测。
19、基础方案的有益效果是：1、本方法相较于现有技术而言，本方法将疏水和堵水加固在同一钻孔同时进行，显著提高注浆改造效果，防止含水层富水性过大时，水压过大冲走注浆材料，先减弱含水层的富水性再切断补给水补给路径，防止突水点在回采时发生二次突水。
20、2、利用地面瞬变电磁探查技术预先将工作面分区，再实施钻孔加以验证，以确保判断富水区域的准确性，且对含水层水样进行水质分析，可得知含水层是否有奥灰水参与，预测排水量，进一步为疏放排水工作做准备。
21、3、通过布置观测孔，能够及时掌握含水层的水位和水压情况，为调节疏放水量提供支持，以确定注浆加固的时机，且通过保留观测孔，能够健全矿井地下水动态观测网，监测后续水压，确定是否周期性来压，后续观测孔也可兼作疏水孔，增加了矿井的排水能力。
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1.一种防治底板突水方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤一中，隔水层和含水层的地质条件包括隔水层的岩性、有效厚度和含水层的岩性，充水因素包括大气降雨、地表水和地下水，地下水条件包括地下水补给来源、径流途径和排泄途径。
3.根据权利要求2所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤二中，探查含水层时使用地面瞬变电磁探查技术，根据地下水条件选择测试线，获得测试线的电阻率断面图，电阻率与富水性呈反比。
4.根据权利要求3所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤三中，钻孔水质分析包括钙离子含量、pH值、重碳酸根离子含量、硫酸根离子含量、硬度和悬浮物。
5.根据权利要求4所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤四中，突水系数为含水层中的静水压力与隔水层厚度的比值。
6.根据权利要求5所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤四中，排水过程中需进行若干次落程，以确定涌水量-降深曲线特性，推算涌水量。
7.根据权利要求6所述的一种防治底板突水方法，其特征
8.根据权利要求7所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤五中，自排水开始后，前30分钟每隔5分钟观测一次，30分钟后每隔30分钟观测一次，当出水量和水位接近稳定后，每隔1小时观测一次，观测孔水位观测与主孔水压观测同时进行，水位稳定标准为波动差不超过2％。
9.根据权利要求8所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤六中，注浆量由注浆总压力决定，注浆总压力需不小于含水层最大静水压力的1.5倍，注浆总压力由主孔内浆柱自重压力和注浆泵压力构成。
10.根据权利要求9所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤七中，恢复水位观测与排水时的水位观测要求相同，若连续4h内每小时水位变化不超过1cm，或水位升降与自然水位变化一致，即可停止观测。
...【技术特征摘要】
1.一种防治底板突水方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤一中，隔水层和含水层的地质条件包括隔水层的岩性、有效厚度和含水层的岩性，充水因素包括大气降雨、地表水和地下水，地下水条件包括地下水补给来源、径流途径和排泄途径。
3.根据权利要求2所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤二中，探查含水层时使用地面瞬变电磁探查技术，根据地下水条件选择测试线，获得测试线的电阻率断面图，电阻率与富水性呈反比。
4.根据权利要求3所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤三中，钻孔水质分析包括钙离子含量、ph值、重碳酸根离子含量、硫酸根离子含量、硬度和悬浮物。
5.根据权利要求4所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤四中，突水系数为含水层中的静水压力与隔水层厚度的比值。
6.根据权利要求5所述的一种防治底板突水方法，其特征在于：步骤四中，排水过程中需进行若干次落...
【专利技术属性】
技术研发人员：程立朝，龙杭，郝云德，李新旺，王海璇，李磊，李振瑞，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：
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