本發(fā)明涉及煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法。

背景技術(shù)：

礦井在建設(shè)和生產(chǎn)過程中，地面水和地下水通過裂隙、斷層、塌陷區(qū)等各種通道涌入礦井，當(dāng)?shù)V井涌水超過正常排水能力時(shí)，就造成礦井水災(zāi)，通常也稱為透水；冒落帶指采礦工作面放頂后引起的直接垮落破壞，該帶不僅透水而且透砂；裂隙帶是指冒落帶之上大量出現(xiàn)的切層、離層和斷裂隙或裂隙發(fā)育帶，該帶不會(huì)透砂但能透水；冒落帶和裂隙帶合稱導(dǎo)水裂隙帶，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度、采礦擾動(dòng)及頂板圍巖運(yùn)移等影響因素均對(duì)防治裂隙水至關(guān)重要。

淺埋煤層，一般認(rèn)為是埋深小于150米、巖層與載荷層厚度之比小于1，頂板體現(xiàn)單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)特征，來壓具有明顯動(dòng)載。我國西北部礦區(qū)多數(shù)為淺埋煤層，隨著煤炭開采范圍的擴(kuò)大，地下沙層潛水進(jìn)入采空區(qū)，阻斷了地表水的補(bǔ)給源，產(chǎn)流區(qū)的河流也通過基巖較薄的河道滲入采空區(qū)，因此對(duì)淺埋煤層的繼續(xù)開采及過溝開采造成威脅。

目前裂隙水災(zāi)大多以后方采空區(qū)滯后突水，目前治理裂隙水的方法通常是采前物探、鉆探疏放水，通過井上下物探、井上下鉆探等方式可解除采空區(qū)積水的威脅，但是依然存在地表雨季洪流通過導(dǎo)水裂縫灌入到井下引發(fā)礦井突水災(zāi)害發(fā)生的威脅。

為此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法，以克服上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法，根據(jù)工作面接續(xù)情況、地表溝谷賦存特點(diǎn)、井下排水現(xiàn)狀等影響因素采用改變充水通道的方式，實(shí)現(xiàn)有效解決工作面過溝開采存在的雨季洪流威脅。

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法，其特征在于包含如下具體步驟：

步驟一：采前筑壩鋪管打泄水孔，其包含了筑壩、鋪管以及打泄水孔，所述筑壩為回采前根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形踏勘，在工作面采動(dòng)影響范圍外建攔水壩以攔截溝谷在強(qiáng)暴雨時(shí)產(chǎn)生的地表徑流，所述鋪管為鋪設(shè)排水管道將壩體內(nèi)的水及時(shí)導(dǎo)流至塌陷區(qū)的下游，所述打泄水孔為在塌陷區(qū)上游施工泄水孔，將壩體內(nèi)來不及排出的水通過泄水孔分流至工作面鄰近的采空區(qū)內(nèi)，確保洪水不會(huì)越壩進(jìn)入到塌陷區(qū)內(nèi)；

步驟二：采中裂縫封堵，其具體過程為在工作面推進(jìn)過程中，針對(duì)溝谷內(nèi)出現(xiàn)的地裂縫采用柔性阻燃材料及時(shí)封堵，切斷越壩洪流進(jìn)入到井下的通道，保證工作面正?；夭?；

步驟三：采后回填壓實(shí)：當(dāng)工作面推過溝谷地段后，首先進(jìn)行回填壓實(shí)，使塌陷區(qū)的溝谷段恢復(fù)至自然流水坡度；然后等塌陷區(qū)完全穩(wěn)定后，對(duì)回填后河床再次出現(xiàn)的裂縫，再向下開挖并鋪設(shè)膨潤土，壓實(shí)后再鋪設(shè)碎石，將塌陷區(qū)積水線與下游積水線重新連接，整體上形成一個(gè)排洪暢通的人工河床，確保雨季洪流能夠順利流出塌陷區(qū)。

其中，所述的步驟一中攔水壩位于塌陷區(qū)上游與兩條溝谷交匯處下游之間。

其中，所述的步驟一在泄水孔周邊修建用沙袋堆積的集水壩。

其中，所述的步驟二中的柔性阻燃材料采用水溶性聚氨酯高分子灌漿材料。

其中，所述的步驟二中封堵時(shí)將注漿管直接放至地面下設(shè)定深度的裂縫內(nèi)，從裂縫底部采用上行分段注漿方式，逐層向上進(jìn)行注漿。

其中，逐層向上進(jìn)行注漿包含如下步驟：

第一步，在地表安置注漿管至地表以下10m，擴(kuò)散半徑按2.5m計(jì)算，注漿管間距4m，灌注水溶性聚氨酯高分子灌漿材料，確定發(fā)泡倍率為20～25倍，用于充填較大的縫隙，防止二次注漿時(shí)漿液流失；

第二步，在地表以下0m～5m的部位，實(shí)施二次注漿，按擴(kuò)散半徑5m計(jì)算，注漿管間距8m，灌注水溶性聚氨酯高分子灌漿材料，確定發(fā)泡倍率為6倍，用于充填和加固地表的縫隙，若地表裂縫較大，則采取分步多次注漿的方式，每次灌漿量不得大于150kg。

其中，所述的步驟三中再向下開挖并鋪設(shè)膨潤土的過程中采取整體河道開挖深度100cm，其下部每隔25cm深度自上而下重回填粘性土并分層回填，同時(shí)敷設(shè)防水材料以增強(qiáng)抗?jié)B性。

通過上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，本薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法可結(jié)合煤礦工作面接續(xù)情況、地表溝谷賦存特點(diǎn)、井下排水情況及其它影響因素，采取攔截、封堵、疏導(dǎo)的技術(shù)方案，采用改變充水通道的方式，可有效對(duì)工作面過溝開采存在的雨季洪流進(jìn)行防治，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低地表雨季洪流通過導(dǎo)水裂縫灌入到井下引發(fā)礦井突水災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容可通過后述的說明及得到。

具體實(shí)施方式

所述薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法包括根據(jù)物探、鉆探情況對(duì)工作面水文地質(zhì)條件、突水危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，具體步驟如下：

步驟一：采前筑壩鋪管打泄水孔，其包含了筑壩、鋪管以及打泄水孔，所述筑壩為回采前根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形踏勘，在工作面采動(dòng)影響范圍外的塌陷區(qū)上游與兩條溝谷交匯處下游之間建攔水壩以攔截溝谷在強(qiáng)暴雨時(shí)產(chǎn)生的地表徑流，所述鋪管為鋪設(shè)排水管道將壩體內(nèi)的水及時(shí)導(dǎo)流至塌陷區(qū)的下游，所述打泄水孔為在塌陷區(qū)上游施工泄水孔，將壩體內(nèi)來不及排出的水通過泄水孔分流至工作面鄰近的采空區(qū)內(nèi)，確保洪水不會(huì)越壩進(jìn)入到塌陷區(qū)內(nèi)；優(yōu)選的是，為了將洪水順利排至采空區(qū)下游，使用潛水排污泵與排水管道直接連通以進(jìn)行主動(dòng)排水，其中，為了提高泄水孔分流效率，還可在泄水孔周邊修建集水壩，所述集水壩采用用沙袋堆積方式。

步驟二：采中裂縫封堵，其具體過程為在工作面推進(jìn)過程中，針對(duì)溝谷內(nèi)出現(xiàn)的地裂縫采用柔性阻燃材料及時(shí)封堵，切斷越壩洪流進(jìn)入到井下的通道，保證工作面正常回采，其中，工作面回采后地面一旦出現(xiàn)塌陷裂縫，需要立即進(jìn)行快速注漿充填，確保地表洪流不會(huì)進(jìn)入到礦井內(nèi)，并為后續(xù)泥土回填不向采空區(qū)漏失起到“止漏墊”的作用，優(yōu)選的是，所述注漿充填的裂縫深度為10m，由于充填工作開展期間，地表移動(dòng)變形仍處于發(fā)展階段，整個(gè)斷裂巖層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此采用柔性防水阻燃的化學(xué)材料進(jìn)行封堵，從而實(shí)現(xiàn)確保地表變形、巖層錯(cuò)動(dòng)期間不影響材料的隔水性能及封堵裂縫質(zhì)量的效果。

其中，所述柔性阻燃材料可采用水溶性聚氨酯高分子灌漿材料，所述注漿充填為將注漿管直接放到地面下10m深度的裂縫內(nèi)，從裂縫底部采用上行分段注漿方式，逐層向上進(jìn)行注漿，分段注漿長度暫定為4m，施工過程中視注漿效果可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其中可實(shí)行二步注漿：

第一步，在地表安置注漿管至地表以下10m，擴(kuò)散半徑為2.5m，注漿管間距4m，灌注水溶性聚氨酯高分子灌漿材料，確定發(fā)泡倍率為20～25倍，用于充填較大的縫隙，防止二次注漿時(shí)漿液流失；

第二步，在地表以下0m～5m的部位，實(shí)施二次注漿，按擴(kuò)散半徑5m計(jì)算，注漿管間距8m，灌注水溶性聚氨酯高分子灌漿材料，確定發(fā)泡倍率為6倍，用于充填和加固地表的縫隙，若地表裂縫較大，則采取分步多次注漿的方式，每次灌漿量不得大于150kg。

步驟三：采后回填壓實(shí)，其具體過程為當(dāng)?shù)亓芽p封堵完畢后，就地取土進(jìn)行人工回填塌陷坑，并砸實(shí)，防止雨水沿裂隙裂縫灌入井下，其中，可在溝谷兩側(cè)各10m范圍內(nèi)進(jìn)行人工封填，并砸實(shí)，優(yōu)選的是，初次回填結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是恢復(fù)河床原有的高度，將小南溝塌陷區(qū)積水線與下游積水線重新連接起來，整體上形成一個(gè)排洪暢通的人工河床，確保雨季洪流能夠順利流出塌陷區(qū)。

工作面推過后，覆巖層垮落，此后階段出現(xiàn)裂隙會(huì)增大，可結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況采用多次封堵技術(shù)，時(shí)間間隔48～72h，直到塌陷區(qū)穩(wěn)定。

工作面完全推采穿越河道塌陷區(qū)穩(wěn)定后，對(duì)地表溝壑處垮落積土現(xiàn)場處理，防止二次垮落堵塞河道；對(duì)回填后河床再次出現(xiàn)的裂縫，采取整體河道開挖深度100cm，其下部每隔25cm深度自上而下重回填粘性土并分層回填，同時(shí)敷設(shè)防水材料，增強(qiáng)抗?jié)B性。

根據(jù)突水形成的四個(gè)必要條件，只要改變其中一個(gè)條件就可以避免突水災(zāi)害的發(fā)生，據(jù)此本薄基巖淺埋煤層過溝開采工作面水災(zāi)防治方法可結(jié)合煤礦工作面接續(xù)情況、地表溝谷賦存特點(diǎn)、井下排水情況及其它影響因素，采取攔截、封堵、疏導(dǎo)的技術(shù)方案，采用改變充水通道的方式，可有效對(duì)工作面過溝開采存在的雨季洪流進(jìn)行防治，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低地表雨季洪流通過導(dǎo)水裂縫灌入到井下引發(fā)礦井突水災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實(shí)施例中描述過，但本發(fā)明不限制在實(shí)施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實(shí)施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施例。