一種煤礦工作面過導水斷層時預防頂板和底板突水的施工方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種煤礦井下預防突水的施工方法，尤其涉及一種工作面過導水斷層 時防治頂底板突水的施工方法。
【背景技術】
[0002] 隨著煤礦開采深度的不斷增加，開采條件、地質條件越來越復雜，工作面回采過程 中，往往會出現過斷層回采，這給安全生產帶來很大困難，尤其是過斷層時，很容易出現煤 礦突水、冒頂、圍巖垮落等事故。主要原因在于，斷層的存在破壞了底板巖層的完整性，降低 了巖體的強度，又斷層破碎帶具有良好的導水性和貯水性。
[0003] 長期以來，本領域的技術人員一直認為：對于高壓導水斷層來說，只能堵，不能放， 如果放水，會導致斷層地質條件更惡劣；工作面過斷層時，斷層破壞了巖層的完整性，需要 挑頂或臥底，增加工作量；此外，如果過斷層時直接支護，將會增加鉆孔量，且支護效果不理 想，易發生冒頂、底鼓、突水等事故。
[0004] 盡管現有技術已經研宄出各種煤礦工作面過導水斷層的安全防范措施與煤層開 采方法，但是，其安全性方面一直沒有較好的解決辦法，而且，這些方法的可靠性與成本控 制方面也存在諸多方面的不足。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于，提供一種施工方法簡單、可靠性、安全性好的煤礦工作面過導 水斷層時頂底板突水的施工方法。
[0006] 本發明為實現上述目的所采用的技術方案是，一種煤礦工作面過導水斷層時預防 頂板和底板突水的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 第一步，對導水斷層周邊不同距離內的鄰接區域進行精細探測，獲取相應的地質 條件數據，具體如下：
[0008] 在工作面開采過程中，當工作面煤壁距離導水斷層為140m時，采用三維地震勘探 技術遠距離探測斷層的三維位置；
[0009] 距離導水斷層為IOOm時，采用瞬變電磁技術中距離探測斷層的空間形態；
[0010] 距離導水斷層為60m時，采用激發極化技術近距離探測斷層的富水性；
[0011] 第二步，當工作面推進至斷層防水安全煤柱時，在工作面煤壁對稱中心點處，沿水 平方向打引排關鍵孔，孔徑為42_，孔深直至斷層破碎帶中，進行引排水降壓，直至水壓降 低至0. 2MPa以下；
[0012] 上述斷層防水安全煤柱的寬度L，按如下計算公式計算得出：
【主權項】
1. 一種煤礦工作面過導水斷層時預防頂板和底板突水的施工方法，其特征在于，包括 以下步驟： 第一步，對導水斷層周邊不同距離內的鄰接區域進行精細探測，獲取相應的地質條件 數據，具體如下： 在工作面開采過程中，當工作面煤壁距離導水斷層為140m時，采用三維地震勘探技術 遠距離探測斷層的三維位置； 距離導水斷層為IOOm時，采用瞬變電磁技術中距離探測斷層的空間形態； 距離導水斷層為60m時，采用激發極化技術近距離探測斷層的富水性； 第二步，當工作面推進至斷層防水安全煤柱時，在工作面煤壁對稱中心點處，沿水平方 向打引排關鍵孔，孔徑為42_，孔深穿透斷層防水安全煤柱直至進入斷層破碎帶中，進行引 排水降壓，至水壓降低至0. 2MPa以下； 上述斷層防水安全煤柱的寬度L，按如下計算公式計算得出：
上式（1)中： A為安全系數（經驗數據，取值范圍為2~5); M為煤層厚度； P為隔水層所承受水壓； Kp為煤層的抗拉強度； 第三步，打注漿關鍵孔，并錨固注漿加固圍巖，打孔方法如下： 在工作面煤壁與底板交線的中點處，打出一個垂直于斷層的第一注漿關鍵孔，孔深直 至斷層破碎帶； 在工作面煤壁與頂板之間的交線上的中點處，打出一個向上傾斜、與水平面成一定夾 角的第二注漿關鍵孔，孔深直至斷層破碎帶； 然后，使用注漿錨桿分別向上述第一注漿關鍵孔和第二注漿關鍵孔內進行錨固注漿； 第四步，錨固注漿后，隨工作面不斷推進至揭露導水斷層時，先采用樹脂錨桿對工作面 的頂板和兩側圍巖進行支護；支護完成后，再采用噴射混凝土填平圍巖、頂板與底板三者各 自周邊的凹陷區域，即完成施工。
2. 根據權利要求1所述的煤礦工作面過導水斷層時預防頂板和底板突水的施工方法， 其特征在于，所述夾角的角度按下式確定：
上式⑵中： h為上覆巖層導水裂隙帶高度； L為斷層防水安全煤柱的寬度。
3. 根據權利要求1所述的煤礦工作面過導水斷層時預防頂板和底板突水的施工方法， 其特征在于，所述錨固注漿的注漿壓力為0. 3~0. 8MPa、注漿材料為水泥和水玻璃的混合 漿液、注漿方式為滲透注漿。
4. 根據權利要求1所述的煤礦工作面過導水斷層時預防頂板和底板突水的施工方法， 其特征在于，所述噴射混凝土的強度等級為C20。
5. 根據權利要求5所述的煤礦工作面過導水斷層時預防頂板和底板突水的施工方法， 其特征在于，所述噴射混凝土是按如下方法配制的：原料為水泥、沙子、石子和速凝劑，加水 拌和而成；其中，按重量比水泥：沙：石子=1 : 2 : 2 ;速凝劑的摻入量為水泥重量的2~ 3. 5%〇
【專利摘要】本發明公開了一種煤礦工作面過導水斷層時預防頂板和底板突水的施工方法，其突破現有技術的偏見，大膽地運用先排水降壓、后打關鍵孔，使用注漿錨桿向關鍵孔內進行錨固注漿、再采用噴射混凝土填平圍巖、頂板與底板三者各自周邊的凹陷區域的施工方法。即，采用引排關鍵孔疏水降壓、注漿關鍵孔錨固加固圍巖，進而圍巖支護，加強斷層周圍破碎帶及煤層頂底板破壞帶的力學性能，增加抗滲性能等技術手段，較好地解決了煤礦工作面安全通過導水斷層的技術問題。本發明具有安全性、可靠性好，施工方法簡單、成本低等特點，具有較好的技術推廣價值。
【IPC分類】E21D11-10, E21D20-02, E21F17-00, E21F16-00
【公開號】CN104819010
【申請號】CN201510134180
【發明人】劉偉韜, 劉士亮, 廖尚輝, 申建軍, 宋文成, 張茂鵬, 穆殿瑞, 謝祥祥, 宰慧, 董文程
【申請人】山東科技大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月26日