一种巨厚富含水层井下定向钻孔区域导流布置方法

1.本发明涉及一种导流布置方法，适用于矿井巨厚富含水层下工作面采前以及采中导流排水使用的一种巨厚富含水层井下定向钻孔区域导流布置方法。


背景技术：

2.近几年来伴随着煤炭行业的不断发展，煤炭仍然在我国的能源结构中占有主导地位，其在2019年一次能源生产和消费中所占据的比重分别在69％和58％。但随着煤矿开采深度的加深，水害治理工作已经成为煤矿安全开采的重中之重。矿井水害是煤矿重大自然灾害之一，严重威胁着煤矿安全生产。针对上述问题，当前大多数矿井一般是在井下布置专门的放水或吸水钻孔，或专门的疏水巷道，有计划、有步骤地疏干或降低含水层的水位和水压，改善井下作业条件，局部疏干地下水，改善井下作业条件。但伴随着工作面的推进需要不停的布置放水或吸水钻孔，大量使用会导致损耗时间长，影响采煤工作面的工作效率。因此本专利从这一角度出发，从采区四周向巨厚富含水层打定向钻孔，并采取水压致裂的方式沟通巨厚富含水层，使钻孔总涌水量达到未采取措施之前的采区涌水量，以使工作面达到安全开采条件的方法。
3.当前大多数矿井一般是在井下布置专门的放水或吸水钻孔，或专门的疏水巷道，有计划、有步骤地疏干或降低含水层的水位和水压，改善井下作业条件，局部疏干地下水，改善井下作业条件。但伴随着工作面的推进需要不停的布置放水或吸水钻孔，大量使用会导致损耗时间长，影响采煤工作面的工作效率。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足之处，提供一种步骤简单，使用方便的巨厚富含水层井下定向钻孔区域导流布置方法。
5.为实现上述技术目的，本发明的一种巨厚富含水层井下定向钻孔区域导流布置方法，在煤层顶板存在巨厚富含水层的区域，从采区四周的大巷处向远离采区的巨厚含水层分别打入多个定向钻孔，利用多个定向钻孔将含水区域包围起来形成一个闭环，之后对形成包围的定向钻孔致裂，增加出水通道，从而在定向钻孔中形成横向裂隙沟通巨厚富含水层，通过定向钻孔将巨厚含水层周围中的水进行安全排放，保证巨厚富含水层附近工作面的安全开采。
6.具体步骤为：
7.a.在巨厚富含水层附近的工作面进行综采之前，从采区四周距离工作面100-150m的大巷处向巨厚含水层定向打多个定向钻孔，倒水钻孔为定向钻孔，从而利用水平设置的定向钻孔将含水区域包围起来；
8.b.对定向钻孔进行至裂，通过裂隙使定向钻孔与含水区域沟通，使含水区域中的水源顺着裂隙进入定向钻孔；
9.c.向定向钻孔中加入疏水材料，从而保证巨厚富含水层附近的工作面开挖后导致
的岩层运动不会使定向钻孔闭合，使定向钻孔始终保有导水性；
10.d.利用定向钻孔抽采巨厚富含水层中的水，工作面开采后,由于定向钻孔与工作面距离较远，故可以保证因开采产生的新导水裂隙带和钻孔用以沟通含水区域的导水裂隙带之间不会沟通，从而避免了定向钻孔中的水导向采空区，防止采空区再次出现大量涌水，且不拖延采区开采时间。
11.进一步，通过向钻孔中注入高压水来使钻孔致裂，沟通巨厚含水层，增加出水通道，高压水中；或者使用射孔指向含水区域进行射孔至裂。
12.进一步，由于钻孔对上覆岩层移动的影响很小，因此只需要根据矿井自身情况来决定是否需要支护或者向巨厚含水层封堵或注浆回填防止地表沉降。
13.进一步，定向设置的定向钻孔在构建时存在多个水平布置的钻孔，利用同一竖直钻孔打多个水平钻孔，每个水平钻孔在巨厚含水层中的高度不同，从而最大程度上沟通巨厚含水层，同时定向钻孔在造斜时应尽量平滑，避免后期岩层移动造成钻孔堵死。
14.有益效果；
15.1)从采区四周向巨厚富含水层打定向钻孔，由于是从大巷打通钻孔，通过钻孔排出的水通过大巷的排水管道利用水泵等工具排出矿井，并且由于排出的水没有经过采空区而污染，可以就地使用或者排出矿井供地面使用。
16.2)定向钻孔致裂含水岩层，增强孔壁周围裂隙通道的方式沟通巨厚富含水层，通过提前将巨厚富含水层中的水导向大巷中的导水通道，使钻孔总涌水量达到未采取措施之前的采区涌水量，从而大幅减少了采区涌水量以达到安全开采的环境。
17.3)填入棉纤维等疏水性材料，待工作面采后，确保定向钻孔的导水连通性，防止闭合钻孔。
18.4)四个定向钻孔点形成一个闭环，随采区内各工作面开采距离远近可协调控制出水量，使各定向钻孔总出水量与未采取任何措施时工作面原涌水量持平。
19.5)从源头上截流导出的水质未经过采空区过滤污染，可以直接利用。
20.6)确保各工作面回采时，工作面内涌水较少，保证安全开采，改善作业环境。
附图说明
21.图1为本发明利用井下定向钻孔采前区域导流的布置方法的示意图；
22.图2为本发明利用井下定向钻孔采前区域导流的布置方法示意图中的d-d示意图；
23.图3为本发明利用井下定向钻孔采前区域导流的布置方法示意图中的e-e示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明：
25.如图1所示，本发明的一种巨厚富含水层井下定向钻孔区域导流布置方法，其特征在于：在煤层顶板存在巨厚富含水层的区域，从采区四周的大巷处向远离采区的巨厚含水层分别打入多个定向钻孔，利用多个定向钻孔将含水区域包围起来形成一个闭环，之后对形成包围的定向钻孔致裂，增加出水通道，从而在定向钻孔中形成横向裂隙沟通巨厚富含水层，通过定向钻孔将巨厚含水层周围中的水进行安全排放，保证巨厚富含水层附近工作面的安全开采。其中巨厚含水层并不是指钻孔中间那一段，而是整个水平层都是巨厚含水
层，钻孔只是打入了巨厚含水层中。图中钻孔所围绕的只是巨厚含水层的一小部分，图3中的水流方向是代表水流从巨厚含水层四周流过来后从钻孔排出，箭头逐渐下降代表水流向钻孔位置，并且由于水排出，巨厚含水层中的水位也逐渐下降。由于钻孔是由大巷开打的，距离采区较远，只要钻孔位置距离采区位置达到一定的距离，采区开采产生的导水裂隙带自然不会与钻孔所沟通。
26.具体步骤为：
27.a.在巨厚富含水层附近的工作面进行综采之前，从采区四周距离工作面100-150m的大巷处向巨厚含水层定向打多个定向钻孔，倒水钻孔为定向钻孔，从而利用水平设置的定向钻孔将含水区域包围起来；定向设置的定向钻孔在构建时存在多个水平布置的钻孔，利用同一竖直钻孔打多个水平钻孔，每个水平钻孔在巨厚含水层中的高度不同，从而最大程度上沟通巨厚含水层，同时定向钻孔在造斜时应尽量平滑，避免后期岩层移动造成钻孔堵死；
28.b.对定向钻孔进行至裂，通过向钻孔中注入高压水来使钻孔致裂，沟通巨厚含水层，增加出水通道，高压水中；或者使用射孔指向含水区域进行射孔至裂；通过裂隙使定向钻孔与含水区域沟通，使含水区域中的水源顺着裂隙进入定向钻孔；
29.c.向定向钻孔中加入疏水材料，从而保证巨厚富含水层附近的工作面开挖后导致的岩层运动不会使定向钻孔闭合，使定向钻孔始终保有导水性；
30.d.利用定向钻孔抽采巨厚富含水层中的水，工作面开采后,由于定向钻孔与工作面距离较远，故可以保证因开采产生的新导水裂隙带和钻孔用以沟通含水区域的导水裂隙带之间不会沟通，从而避免了定向钻孔中的水导向采空区，防止采空区再次出现大量涌水，且不拖延采区开采时间。
31.由于钻孔对上覆岩层移动的影响很小，因此只需要根据矿井自身情况来决定是否需要支护或者向巨厚含水层封堵或注浆回填防止地表沉降。
32.实施例一、
33.以某煤矿为例，该煤矿煤层厚度为14m，含水组厚度为380m，一种巨厚富含水层井下定向钻孔采前区域导流布置方法，步骤如下：
34.(1)在工作面进行综采之前，从采区四周的距离工作面100-150m的大巷处向巨厚含水层打a、b、c、d共4个定向钻孔形成一个闭环，其俯视图如图1所示；
35.(2)向钻孔内注入高压水使钻孔致裂，从而沟通巨厚含水层，增加出水通道，在钻孔点d处的d-d视图如图2所示；
36.(3)向钻孔中加入棉纤维或其他疏水材料，确保工作面开挖后岩层运动导致钻孔不能完全闭合，同时保有一定的导水性；
37.(4)工作面开采后,由于定向钻孔与工作面距离较远，故开采产生的导水裂隙带和钻孔产生的导水裂隙带不会沟通，从而避免了定向钻孔中的水导向采空区，进而避免了采空区再次出现大量涌水，其e-e视图如图3所示。