專利名稱：一種礦井水害治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井水害治理方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著礦井機械化進程的加速，礦井開采的速度日益加快，隨之而來的是日益嚴重的安全問題，而礦井水害是礦井開采的重大危害之一。原有的疏放水技術(shù)已無法滿足現(xiàn)有的需求，面對日益嚴峻的礦井水害，新技術(shù)、新方法、新工藝的出現(xiàn)已成為當前的迫切需求。目前水害治理主要通過常規(guī)鉆機在井下巷道或石門中向頂板含水層施工大角度仰角鉆孔提前疏放頂板水的傳統(tǒng)工藝方法。采用此方法，施工的鉆孔長度短，鉆孔軌跡不可控制，且井下常規(guī)鉆孔只有在開采巷道形成后方能進行施工，布置疏放水鉆孔較多、成本較大、疏放水時間有限、疏放水效果不好，不能從根本上解決礦井水害問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉆孔深、成本低、疏放水時間長的礦井水害治理方法。本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種礦井水害治理方法，包括以下步驟:選擇鉆場的位置，在工作面上布置鉆孔的位置，設(shè)計鉆孔軌跡；利用鉆機將螺桿馬達向所述鉆孔內(nèi)推進，向所述螺桿馬達中注入高壓水，所述螺桿馬達帶動鉆頭切削巖石；切削巖石的同時，測量所述鉆頭的傾角和方位角，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和所述鉆孔軌跡來控制所述鉆頭的鉆進方向；所述鉆頭達到含水層后形成疏水通道，所述含水層中通過所述疏水通道放水。優(yōu)選地，所述鉆場的位置高度低于所述工作面的位置高度，所述鉆場與所述鉆孔之間的垂深小于90m。優(yōu)選地，所述鉆場的周圍設(shè)有排水通路。優(yōu)選地，所述工作面上開設(shè)有多個所述鉆孔，相鄰所述鉆孔之間的距離為40m。優(yōu)選地，所述鉆機為ZDY6000LD型號的鉆機。優(yōu)選地，所述切削巖石的同時，測量所述鉆頭的傾角和方位角，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和所述鉆孔軌跡來控制所述鉆頭的鉆進方向的步驟進一步包括:設(shè)置在孔外的測量儀通過通纜鉆桿向孔內(nèi)的測斜儀發(fā)出測量信號；所述測斜儀接收到測量信號后，測量其所在位置的傾角和方位角，再通過所述通纜鉆桿將測量數(shù)據(jù)傳輸給所述測量儀；所述測量儀讀取測量數(shù)據(jù)，并與所述鉆孔軌跡進行比較，計算出鉆頭實際所在位置與設(shè)計所在位置的偏差；根據(jù)所述偏差，操作人員根據(jù)偏差情況調(diào)整所述鉆頭的角度。優(yōu)選地，所述鉆孔與所述工作面之間的開孔傾角小于或等于30°。優(yōu)選地，所述含水層施工放水孔前，還包括以下步驟:對所述鉆孔進行擴孔；將封孔管放入所述鉆孔內(nèi)；利用高分子封孔材料將所述封孔管固定到所述鉆孔的孔壁上；將水泥漿液注入所述封孔管與所述孔壁之間。
優(yōu)選地，所述疏水通道包括分支疏水通道。采用上述技術(shù)方案后，具有如下有益效果:由于利用螺桿馬達進行鉆孔，可實現(xiàn)鉆孔深、成本低、疏放水時間長的效果；同時，鉆孔的同時測量鉆頭的角度，不斷調(diào)整鉆頭的鉆孔方向，實現(xiàn)鉆孔在含水層中穿梭的距離較長，達到較好的疏放水效果。


圖1是本發(fā)明一實施例中礦井水害治理方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖來進一步說明本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1所示，礦井水害治理方法包括以下步驟:SlOl:選擇鉆場的位置，在工作面上布置鉆孔的位置，設(shè)計鉆孔軌跡。鉆場為操作時工作人員和設(shè)備所在的位置。工作面為鉆孔開設(shè)的位置。實際應(yīng)用中，根據(jù)礦井地質(zhì)情況、儲存水情況、巷道開拓情況、礦井排水情況、礦井安全情況等來選擇所述鉆場的位置，布置所述鉆孔的位置和設(shè)計所述鉆孔軌跡。較佳地，所述鉆場的位置高度低于所述工作面的位置高度，所述鉆場與所述鉆孔之間的距離小于90m。較佳地，所述鉆孔與所述工作面之間的開孔傾角小于或等于30°，能最快使鉆孔到達含水層，避免浪費鉆孔進尺。鉆孔的其他參數(shù)(例如:左右偏差、上下偏差)要根據(jù)含水層的變化而發(fā)生變化。較佳地，所述鉆場的周圍設(shè)有排水通路，能夠及時將鉆孔內(nèi)排出的水排出礦井。較佳地，所述工作面上開設(shè)有多個所述鉆孔，相鄰所述鉆孔之間的距離為40m。鉆孔的間距為40米，能夠有效的疏放工作面的水量。較佳地，所述鉆機為ZDY6000LD型號的鉆機。ZDY6000LD鉆機具有扭矩大，自帶履帶移動方便、操作簡單，安全性能好的特點，它包括履帶車體、主機、操作臺、泵站。當然也可以使用其它適用于巖石鉆孔的鉆機進行代替。S102:利用鉆機將螺桿馬達向所述鉆孔內(nèi)推進，向所述螺桿馬達中注入高壓水，所述螺桿馬達帶動鉆頭切削巖石。螺桿馬達通入高壓水后，會帶動鉆頭進行高速旋轉(zhuǎn)，從而切削巖石。而巖層的硬度系數(shù)較大，使用大功率的螺桿馬達可實現(xiàn)在f > 5.0巖層中可鉆，在巖層中孔深能夠達到600m。S103:切削巖石的同時，測量所述鉆頭的傾角和方位角，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和所述鉆孔軌跡來控制所述鉆頭的鉆進方向。優(yōu)選地，上述步驟進一步包括:設(shè)置在孔外的測量儀通過通纜鉆桿向孔內(nèi)的測斜儀發(fā)出測量信號；所述測斜儀接收到測量信號后，測量其所在位置的傾角和方位角，再通過所述通纜鉆桿將測量數(shù)據(jù)傳輸給所述測量儀；所述測量儀讀取測量數(shù)據(jù)，并與所述鉆孔軌跡進行比較，計算出鉆頭實際所在位置與設(shè)計所在位置的偏差；根據(jù)所述偏差，操作人員根據(jù)偏差情況調(diào)整所述鉆頭的角度。測斜儀可以測量孔內(nèi)任何位置的傾角及方位角，通纜鉆桿是一種特殊的鉆桿，它可以用于信號傳遞。利用隨鉆測量的方式可以隨時測量鉆頭的傾角及方位角，通過計算可以得出鉆頭的所在位置。實現(xiàn)實際鉆孔軌跡與設(shè)計鉆孔軌跡相一致，使疏水通道最長，疏放水量達到最大，疏放水效果達到最佳。S104:所述鉆頭達到含水層后形成疏水通道，所述含水層中通過所述疏水通道放水。優(yōu)選地，施工所述含水層放水孔前，還包括以下步驟:對所述鉆孔進行擴孔，擴孔是為了封孔，封孔長度首先要不小于煤礦防治水規(guī)定的封孔長度，有要根據(jù)地層情況進行加長；將封孔管放入所述鉆孔內(nèi)；利用高分子封孔材料將所述封孔管固定到所述鉆孔的孔壁上，高分子封孔材料可以為賽瑞A膠及B膠，賽瑞A膠及B膠混合后具有固結(jié)時間短，抗拉及抗壓強度高的優(yōu)點；將水泥漿液注入所述封孔管與所述孔壁之間，凝固24小時后達到固孔的目的。優(yōu)選地，所述疏水通道包括分支疏水通道，它是在鉆孔傾角上升段利用螺桿馬達自身攜帶的1.25度的彎角的設(shè)計所實施的，在開分支時，將螺桿馬達的彎角朝下，將鉆進的速度減小，從而達到開分支的目的，增加疏水通道，提高疏水效果。綜上所述，利用常規(guī)探放水技術(shù)解決礦井中工作面的水害治理時，需要在工作面的機巷及風巷內(nèi)布置大量的鉆場(根據(jù)實際情況，一般在50米一100米之間)，每個鉆場都要布置三個以上的鉆孔。而本發(fā)明在治理工作面水害時，選擇合適的鉆場后，僅需兩到三個鉆場就可以完成工作面的水害防治。從而減少了鉆孔工程量及鉆場數(shù)量，使成本降低。常規(guī)探放水技術(shù)必須自工作面的機巷及風巷形成以后才可施工疏放水鉆孔，而本發(fā)明則不同，由于可以達到較深的鉆孔深度，它可以在工作面附近的任何具備條件的巷道內(nèi)施工，即可以提前施工疏放水鉆孔，又可以為巷道的開拓提供安全保障。另外，與常規(guī)疏放水技術(shù)相比，在同一個工作面內(nèi)定向疏放水鉆孔所施工的工程量少。本發(fā)明可以隨時測量鉆頭的傾角及方位角，通過計算后可以有效控制鉆頭的鉆進方向，從而是鉆孔沿著含水層進行施工，從而提高水的疏放量，而常規(guī)疏放水技術(shù)無法控制鉆孔的鉆進方向，從而導(dǎo)致鉆孔在含水層中穿梭的距離較短，達不到很好的疏放水效果。以上所述的僅是本發(fā)明的原理和較佳的實施例。應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明原理的基礎(chǔ)上，還可以做出若干其它變型，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種礦井水害治理方法，包括以下步驟: 選擇鉆場的位置，在工作面上布置鉆孔的位置，設(shè)計鉆孔軌跡； 利用鉆機將螺桿馬達向所述鉆孔內(nèi)推進，向所述螺桿馬達中注入高壓水，所述螺桿馬達帶動鉆頭切削巖石； 切削巖石的同時，測量所述鉆頭的傾角和方位角，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和所述鉆孔軌跡來控制所述鉆頭的鉆進方向； 所述鉆頭達到含水層后形成疏水通道，所述含水層中通過所述疏水通道放水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述鉆場的位置高度低于所述工作面的位置高度，所述鉆場與所述鉆孔之間的垂深小于90m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述鉆場的周圍設(shè)有排水通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述工作面上開設(shè)有多個所述鉆孔，相鄰所述鉆孔之間的距離為40m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述鉆機為ZDY6000LD型號的鉆機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述切削巖石的同時，測量所述鉆頭的傾角和方位角，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和所述鉆孔軌跡來控制所述鉆頭的鉆進方向的步驟進一步包括: 設(shè)置在孔外的測量儀通過通纜鉆桿向孔內(nèi)的測斜儀發(fā)出測量信號； 所述測斜儀接收到測量信號后，測量其所在位置的傾角和方位角，再通過所述通纜鉆桿將測量數(shù)據(jù)傳輸給所述測量儀； 所述測量儀讀取測量數(shù)據(jù)，并與所述鉆孔軌跡進行比較，計算出鉆頭實際所在位置與設(shè)計所在位置的偏差； 根據(jù)所述偏差，操作人員根據(jù)偏差調(diào)整所述鉆頭到相應(yīng)的角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述鉆孔與所述工作面之間的開孔傾角小于或等于30°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述含水層施工放水孔前，還包括以下步驟: 對所述鉆孔進行擴孔； 將封孔管放入所述鉆孔內(nèi)； 利用高分子封孔材料將所述封孔管固定到所述鉆孔的孔壁上； 將水泥漿液注入所述封孔管與所述孔壁之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水害治理方法，其特征在于，所述疏水通道包括分支疏水通道。
全文摘要
本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種礦井水害治理方法，包括以下步驟選擇鉆場的位置，在工作面上布置鉆孔的位置，設(shè)計鉆孔軌跡；利用鉆機將螺桿馬達向所述鉆孔內(nèi)推進，向所述螺桿馬達中注入高壓水，所述螺桿馬達帶動鉆頭切削巖石；切削巖石的同時，測量所述鉆頭的傾角和方位角，根據(jù)測量數(shù)據(jù)和所述鉆孔軌跡來控制所述鉆頭的鉆進方向；所述鉆頭達到含水層后形成疏水通道，所述含水層中通過所述疏水通道放水。由于利用螺桿馬達進行鉆孔，可實現(xiàn)鉆孔深、成本低、疏放水時間長的效果；同時，鉆孔的同時測量鉆頭的角度，不斷調(diào)整鉆頭的鉆孔方向，實現(xiàn)鉆孔在含水層中穿梭的距離較長，達到較好的疏放水效果。
文檔編號E21F16/00GK103104289SQ20131004579
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者宋紅娟, 周建軍, 孟憲亮, 王建峰, 王龍 申請人:神華集團有限責任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司