一种阻断矿井老空水突水的方法
【专利摘要】一种阻断矿井老空水突水的方法，涉及煤矿矿井突水的阻水方法，解决现有方法不能有效阻断老空水突水，致使突水事故频发的问题。本发明的特征是：在煤矿掘进巷道中，距掘进工作面后方大于5米位置处设置巷道阻水段，并在巷道阻水段内设置含有柔性阻水气囊的柔性阻水装置。当老空水发生突水时，悬挂在巷道顶部或两帮的柔性阻水气囊迅速被充气膨胀，填满整个巷道断面，阻断突水水流，防止水流蔓延，为人员逃生和救灾赢得时间。本发明用于煤矿矿井突水的阻水，具有简单可靠，安全性高，成本低，易实施的优点。
【专利说明】一种阻断矿井老空水突水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿矿井突水的阻水方法，特别涉及一种矿井老空区水突水的阻断方法。
【背景技术】
[0002]矿井突水是矿井五大灾害之一。矿井突水水害按水的来源可分为底板承压岩溶水(也称奥灰水)突水水害、顶板砂岩及其松散层孔隙水透水(突水)水害、废弃小煤窑及老矿井采空区水(也称老空水)溃水(突水)水害和地表水倒灌充水(突水)水害4种。据统计，十一五期间，发生死亡人数3人以上的老空水事故129起，死亡人数971人，占总水害事故的92.1%和总死亡人数的89.6%。因此，预防、阻止和遏止老空水突水是降低我国煤矿水害事故发生的重点。
[0003]目前，对老空水突水水害的治理方法，是先采用地球物理勘探方法探测水体位置及分布特征，再通过留设合理煤岩柱和钻孔超前预疏放的方法，阻隔和排放老空水，达到安全生产的目的。然而，由于目前老空水探测技术精度较低，不能有效阻断老空水突水，当矿井老空水突水后水害蔓延，人员无法逃生、救生救灾无法实施，致使生产过程中老空水突水事故及伤亡人数仍高居不下。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在克服现有技术的缺点，提供一种阻断矿井老空水突水的方法，解决现有方法不能有效阻断老空水突水，致使矿井老空水突水事故仍频繁发生的技术问题。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种阻断矿井老空水突水的方法，其特征是:在煤矿掘进巷道中，根据不同掘进巷道长度，在距掘进工作面的后方、大于5米处设置巷道阻水段，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距大于5米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段内设置柔性阻水装置。
[0007]进一步，所述煤矿掘进巷道的截面形状为矩形、或梯形、或半圆拱形。
[0008]进一步，所述巷道阻水段的长度是巷道截面周长的3?5倍，且沿所述巷道走向设置，所述巷道阻水段的四周喷浆处理，使其没有外露的坚硬突出物。
[0009]进一步，所述柔性阻水装置由悬挂在巷道顶部或两帮的柔性阻水气囊，与柔性阻水气囊连通的气源，设置在柔性阻水气囊与气源连接管路上的单向阀、安全阀和自动或手控阀门组成。
[0010]进一步，所述柔性阻水气囊的断面周长是所述巷道断面周长(顶、底、两帮之和)的1.2?1.5倍，所述柔性阻水气囊的长度是所述巷道断面周长的2?5倍。
[0011]进一步，所述柔性阻水气囊的材质为高强度编织物和橡胶。
[0012]进一步，所述气源为压缩空气、或压缩二氧化碳气、或压缩氮气，气体压力为0.1 ?1.5MPa。
[0013]本发明与现有技术相比，由于在煤矿掘进巷道中，距掘进工作面后方一定距离处设置巷道阻水段，并在所述巷道阻水段内设置柔性阻水装置，当老空水发生突水时，启动控制阀门，柔性阻水气囊内被压缩气体充填迅速膨胀充满巷道，有效阻断突水水流，防止水流蔓延，为人员逃生和救灾赢得时间，从根本上降低了老空水突水引发的人员伤亡数目。
[0014]本发明用于煤矿矿井突水的阻水，具有简单可靠，安全性高，成本低，易实施的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为掘进巷道内柔性阻水气囊连接井下压缩空气管路的平面布置图；
[0016]图2为图1的1-1剖面图(矩形巷道)；
[0017]图3为图1的1-1剖面图(梯形巷道)；
[0018]图4为图1的1-1剖面图(半圆拱形巷道)；
[0019]图5为掘进巷道内柔性阻水气囊连接井下压缩气罐的平面布置图；
[0020]图6为图5的1-1剖面图(矩形巷道)；
[0021]图7为图5的1-1剖面图(梯形巷道)；
[0022]图8为图5的1-1剖面图(半圆拱形巷道)。
【具体实施方式】
[0023]体现本发明特征与优点的典型实施例，将结合附图在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0024]实施例1:
[0025]如图1、2所示，一种阻断矿井老空水突水的方法，在一个由大巷1、掘进巷道(截面周长为C的矩形巷道)2、实体煤3组成的煤矿掘进工作区域的掘进巷道2内，位于掘进工作面4后方5米处设置一段巷道阻水段5，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距为5米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段5内设置柔性阻水装置6。
[0026]所述巷道阻水段5的长度是巷道截面周长C的3倍，且沿所述巷道走向设置，所述巷道阻水段5的四周喷浆9处理，使其没有外露的坚硬突出物。
[0027]所述柔性阻水装置6由悬挂在巷道顶部的柔性阻水气囊61、与柔性阻水气囊61通过管道66连通的气源(井下压缩空气)62、设置在柔性阻水气囊61与气源62连接管道上的单向阀63、安全阀64和自动或手控阀门65组成，所述柔性阻水气囊61内的压缩空气压力为 0.1MPa。
[0028]所述柔性阻水气囊61的断面周长是所述巷道2断面周长C (顶、底、两帮之和)的
1.2倍，所述柔性阻水气囊61的长度是所述巷道2断面周长C的2倍。
[0029]所述柔性阻水气囊61的材质为高强度编织物和橡胶。
[0030]具体实施步骤如下:
[0031](I)在掘进工作面4距离5米的掘进巷道2内，在满足通风要求的前提下，将长度为3C (巷道截面周长)的巷道四周进行喷浆9，要求喷浆厚度覆盖锚杆10、锚索11和巷道两帮的各种管路12，喷浆的巷道表面四周平整且具有一定的粗糙度。
[0032](2)在喷浆处理的巷道顶板13处悬挂长2C (巷道截面周长)、截面周长为1.2C (巷道截面周长)的柔性阻水气囊61。
[0033](3)将柔性阻水气囊61通过管道66与单向阀63、安全阀64、自动和人工控制阀65以及气源(井下压缩空气)62相连。
[0034](4)当掘进工作面发生老空水突水事故时，人员迅速撤离至设置柔性阻水装置区域时，迅速放下柔性阻水气囊61，同时，启动自动或人工控制阀65，柔性阻水气囊61内被压缩空气充填而迅速膨胀。当气囊内压缩空气压力达到0.1MPa，没有水流从巷道周边流出，充气完成。柔性阻水气囊61将整个巷道周围密封，达到阻水的目的。
[0035]实施例2:
[0036]如图1、3所示，一种阻断矿井老空水突水的方法，在一个由大巷1、掘进巷道(截面周长为C的梯形巷道)2、实体煤3组成的掘进工作区域内，位于掘进工作面4后方5米位置处设置一段巷道阻水段5，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距为5米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段5内设置柔性阻水装置6。
[0037]其余同实施例1。
[0038]实施例3:
[0039]如图1、4所示，一种阻断矿井老空水突水的方法，在一个由大巷1、掘进巷道(截面周长为C的半圆拱形巷道)2、实体煤3组成的掘进工作区域内，位于掘进工作面4后方5米处设置一段巷道阻水段5，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距为5米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段5内设置柔性阻水装置6。
[0040]其余同实施例1。
[0041]实施例4:
[0042]如图5、6所示，一种阻断矿井老空水突水的方法，在一个由大巷1、掘进巷道(截面周长为C的矩形巷道)2、实体煤3组成的煤矿掘进工作区域的掘进巷道2内，位于掘进工作面4后方2000米处设置一段巷道阻水段5，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距为2000米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段5内设置柔性阻水装置6。
[0043]所述巷道阻水段5的长度是巷道截面周长C的5倍，且沿所述巷道走向设置，所述巷道阻水段5的四周喷浆9处理，使其没有外露的坚硬突出物。
[0044]所述柔性阻水装置6由悬挂在巷帮14的柔性阻水气囊61、与柔性阻水气囊61通过管道66连通的气源(井下二氧化碳或氮气压缩气体罐)62、设置在柔性阻水气囊61与气源62连接管道上的单向阀63、安全阀64和自动或手控阀门65组成，所述柔性阻水气囊61内的气体压力为1.5MPa。
[0045]所述柔性阻水气囊61的断面周长是所述巷道2断面周长C (顶、底、两帮之和)的
1.5倍，所述柔性阻水气囊61的长度是所述巷道2断面周长C的5倍。
[0046]所述柔性阻水气囊61的材质为高强度编织物和橡胶。
[0047]具体实施步骤如下:
[0048](I)在掘进工作面4距离2000米的掘进巷道2内，在满足通风要求的前提下，将长度为5C (巷道截面周长)的巷道四周进行喷浆9，要求喷浆厚度覆盖锚杆10、锚索11和巷道两帮的各种管路12，喷浆的巷道表面四周平整且具有一定的粗糙度。[0049](2)在喷浆处理的巷帮14悬挂长5C(巷道截面周长)、截面周长为1.5C(巷道截面周长)的柔性阻水气囊61。
[0050](3)在柔性阻水囊61的外侧附近安放气源(二氧化碳或氮气压缩气体罐)62。
[0051](4)将柔性阻水气囊61通过管道66与单向阀63、安全阀64、自动和人工控制阀65以及气源(二氧化碳或氮气压缩气体罐)62相连。
[0052](5)当掘进工作面发生老空水突水事故时，人员迅速撤离至设置柔性阻水装置区域时，迅速放下柔性阻水气囊61，同时，自动或手工开启与气源(井下二氧化碳或氮气压缩气体罐)62相连的阀门，柔性阻水气囊61内被二氧化碳或氮气充填而迅速膨胀。当突水压力较大，气囊内的气体压力达到1.5MPa时，没有水流从巷道周边流出，充气完成。柔性阻水气囊61将整个巷道周围密封，达到阻水的目的。
[0053]实施例5:
[0054]如图5、7所示，一种阻断矿井老空水突水的方法，在一个由大巷1、掘进巷道(截面周长为C的梯形巷道)2、实体煤3组成的煤矿掘进工作区域的掘进巷道2内，位于掘进工作面4后方2000米处设置一段巷道阻水段5，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距为2000米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段5内设置柔性阻水装置6。
[0055]其余同实施例4。
[0056]实施例6:
[0057]如图5、8所示，一种阻断矿井老空水突水的方法，在一个由大巷1、掘进巷道(截面周长为C的半圆拱形巷道)2、实体煤3组成的煤矿掘进工作区域的掘进巷道2内，位于掘进工作面4后方2000米处设置一段巷道阻水段5，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距为2000米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段5内设置柔性阻水装置6。
[0058]其余同实施例4。
[0059]本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种阻断矿井老空水突水的方法，其特征是:在煤矿掘进巷道(2)中，根据不同掘进巷道长度，在距掘进工作面(4)的后方、大于5米处设置巷道阻水段(5)，并随掘进工作面推进而不断前移，相邻阻水段的间距大于5米，在距离掘进面最近的I个所述巷道阻水段(5)内设置柔性阻水装置(6)。
2.按照权利要求1所述的阻断矿井老空水突水的方法，其特征在于:所述煤矿掘进巷道(2)的截面形状为矩形、或梯形、或半圆拱形。
3.按照权利要求1所述的阻断矿井老空水突水的方法，其特征在于:所述巷道阻水段(5)的长度是巷道截面周长(C)的3~5倍，且沿所述巷道走向设置，所述巷道阻水段(5)的四周喷浆(9) 处理。
4.按照权利要求1所述的阻断矿井老空水突水的方法，其特征在于:所述柔性阻水装置(6)由悬挂在巷道顶部或两帮的柔性阻水气囊(61)，与柔性阻水气囊(61)连通的气源(62)，设置在柔性阻水气囊(61)与气源(62)连接管路上的单向阀(63)、安全阀(64)和自动或手控阀门(65)组成。
5.按照权利要求4所述的阻断矿井老空水突水的方法，其特征在于:所述柔性阻水气囊(61)的断面周长是所述巷道(2)断面周长的1.2~1.5倍，所述柔性阻水气囊(61)的长度是所述巷道(2)断面周长的2~5倍。
6.按照权利要求4或5所述的阻断矿井老空水突水的方法，其特征在于:所述柔性阻水气囊(61)的材质为高强度编织物和橡胶。
7.按照权利要求4所述的阻断矿井老空水突水的方法，其特征在于:所述气源(62)为压缩空气、或压缩二氧化碳气、或压缩氮气，气体压力为0.1~1.5MPa。
【文档编号】E21D11/38GK103982203SQ201410218742
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】冯子军, 徐素国, 康志勤, 刘正和, 赵阳升 申请人:太原理工大学