CN103291307B - 一种富水岩层钻孔超前疏干方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富水岩层钻孔超前疏干方法，在富水岩层中按一定网度布置下向超前疏水钻孔，利用富水岩层自身存在的节理裂隙在自然压差作用下将岩层内部存在的水渗流富集至疏水钻孔内，由布置在疏水钻孔孔底中的潜水泵将疏水钻孔内水排出，再次形成自然压差，富水岩层中的水富集排出，如此反复直到矿床超前快速疏干。本发明利用井下工程对富水岩层进行超前疏干，具有速度快、效率高，投资小、成本低的特点，可改善劳动条件，有效防止突水事故发生，提高劳动生产效率，消除地下水高水压造成的破坏作用，并提高施工岩石强度，减少工程支护量，防止塌方、冒顶片邦等地压灾害。
Description
技术领域
本发明涉及一种富水岩层疏干方法，特别涉及一种富水岩层利用钻孔和潜水泵进行矿体快速超前疏干的方法。
背景技术
超前疏干是大水矿床、破碎易泥化富水矿体安全开采的技术保障，不仅改善井下作业条件与环境，而且可增强开采矿岩的自稳性，提高生产效率，保证作业安全，降低开采成本，极具实际价值与工程意义。先前的同类工程问题，由于施工过程中的复杂性与经济性，一般是利用同标高或标高以上的已掘坑道或上向钻孔依靠施工形成的自然压差将富水岩层或大水矿床中的水排出疏干，虽然在一定程度上对富水矿体或大水矿床有一定疏干效果，但疏水时间长，效果差，且无法将深部富水岩层或大水矿体的水提前排出，实现深部以下富水矿体的快速超前疏干，造成深部工程施工时工作面淋水严重，岩体强度受水影响自稳性差，工人需佩戴防水服工作，采场或掘进工作面矿岩泥化，突水、大水现象时有发生，导致工人作业环境恶劣、劳动效率低、作业安全性差、矿山支护及开采成本增高等问题。
针对地下富水矿体或大水矿床的超前疏干，国内外专家开展过大量的研究，专利CN102192159A“超小孔径深井吸水设备”中采用的泵为自吸水泵，通过中间吸水管，从孔径100mm、深度10m左右的孔内将水吸出，是一种适用范围小、疏干范围有限的疏干排水方法，难以用于富水矿体或大水矿床中大范围的超前疏干。专利CN201176596Y“能同时用于疏干和减压降水的管井”，采用真空泵和普通潜水泵同时抽水，且利用隔水塞将井管隔为两端，在疏干降水阶段隔水塞发挥隔水作用，方便疏干降水；进入减压降水阶段，隔水塞隔水作用失效，方便承压含水层减压降水。该专利施工过程复杂，价格昂贵，不适于地下深部富水矿体或大水矿床的超前疏干。综上所述，针对富水矿体或大水矿床，国内外所用方法与技术均不能快速经济地实现对矿山大范围内富水岩层的超前疏干。
开磷集团深部磷矿体，受周围地形地貌及矿体赋存条件影响，矿体在开拓、采准及开采过程中，遇到大量的岩层节理裂隙水，工作面一经揭露即有大量的水从顶邦冒出，一方面，工人需穿戴雨衣等工作，施工效率低，采场与巷道冒顶片帮现象时有发生，作业安全性差；另一方面，常用炸药及喷射混凝土不能用于井下采矿与支护，打眼、放炮、支护工作难以进行。此外还造成了矿岩泥化现象，矿岩难以运输，给矿山磷矿体的采矿带来了极大的困难，生产严重受阻，因此，矿山迫切需要解决深部磷矿体的超前疏干。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工程量小、疏干速度快、效率高、循环利用的富水岩层钻孔超前疏干方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的富水岩层钻孔超前疏干方法，在富水岩层中按一定网度布置下向超前疏水钻孔，利用富水岩层自身存在的节理裂隙在自然压差作用下将岩层内部存在的水渗流富集至疏水钻孔内，由布置在疏水钻孔孔底的潜水泵将疏水钻孔内水排出，再次形成自然压差，富水岩层中的水富集排出，如此反复直到矿床超前快速疏干。
按10m～30m×10m～30m平面范围布置一个疏水钻孔，疏水钻孔的孔径为150mm～300mm，方位为水平面向下偏斜60°～90°，疏水钻孔采用反井钻机或地质钻机从上部巷道向深部富水岩层钻取，长度为10m～100m。
本发明的具体步骤为：
(1)确定钻孔位置：根据富水岩层的赋存情况，确定钻孔位置，疏水钻孔位于富水岩层下方；
(2)疏水钻孔施工：利用上部已经开挖好的平巷采用反井钻机或地质钻进行疏水钻孔施工；
(3)水泵安装、固定：水泵连接塑胶排水管并用钢绳悬吊放入至距疏水钻孔孔底位置0.5～1.0m的钻孔中，塑胶排水管及钢绳延至疏水钻孔孔口并用钢绳系于锚杆上；
(4)岩层疏干：开启水泵，将钻孔中岩体裂隙水排入巷道内水沟中，岩体裂隙水在水位差作用下源源不断流入疏水钻孔中。
每隔2～4小时开启水泵一次，待孔内水排干后水泵停机。
采用上述技术方案的富水岩层钻孔超前疏干方法，与现有技术相比，本发明达到的技术效果为：工程量小，疏干速度快、效率高，初期投资小；可实现矿体超前快速疏干，有效防止突水事故发生，改善劳动条件，提高劳动生产效率，消除地下水高水压造成的破坏作用，适用于大水、易泥化、多岩溶的金属或非金属矿床疏干。本发明利用潜水泵疏干，从富水岩层上部巷道向下钻疏干孔，利用潜水泵形成孔内与矿体岩体内的水压压差，加快矿体岩体中裂隙水的流出，达到矿床快速疏干的目的。本发明采用潜水泵将水从岩层中引出，相比于传统方法利用孔隙水压及水自流进行疏干，速度更快效率更高，从而减少了矿体疏干的时间，进而减少矿山回采准备时间，提高了矿山回采效率。本发明采用钢绳固定塑胶排水管及水泵，防止水泵及塑胶排水管振动；本发明利用疏干钻孔及潜水泵进行疏干，与传统的利用超前巷道和钻孔相比，极大节约了工程量，降低了疏干降压的成本。
综上所述，本发明是一种速度快、效率高，投资小、成本低的富水岩层钻孔超前疏干方法。
附图说明
图1为本发明疏水钻孔纵投影图；
图2为疏水钻孔结构图，即图1中A-A剖面。
具体实施方式
在富水岩层中按10m～30m×10m～30m平面范围布置一个疏水钻孔，疏水钻孔的孔径为150mm～300mm，方位为水平面向下偏斜60°～90°，疏水钻孔采用反井钻机或地质钻机从上部巷道向深部富水岩层布置下向超前钻取，长度为10m～100m。利用富水岩层自身存在的节理裂隙在自然压差作用下将岩层内部存在的水渗流富集至疏水钻孔内，由布置在疏水钻孔的孔底中的潜水泵将孔内水排出，水泵连接塑胶排水管并用钢绳悬吊放入至距疏水钻孔孔底位置0.5～1.0m的钻孔中，塑胶排水管及钢绳延至疏水钻孔孔口并用钢绳系于锚杆上；开启水泵，间隙式将孔内水抽出，再次形成自然压差，富水岩层中的水富集排出，如此反复直到矿床超前快速疏干。
为了加深对本发明理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，该附图和实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
参见图1和图2，本发明的富水岩层钻孔超前疏干方法，其具体步骤为：
(1)确定钻孔位置：根据富水岩层的赋存情况，确定钻孔位置，疏水钻孔位于富水岩层下方；
(2)疏水钻孔施工：利用上部已经开挖好的平巷1采用反井钻机或地质钻进行疏水钻孔5施工；
(3)水泵安装、固定：运输平巷1内设有水沟2，潜水泵6出水口接塑胶排水管3，延至疏水钻孔5外，塑胶排水管3间采用螺纹连接，用钢丝绳7将潜水泵6放入疏水钻孔5孔底，使潜水泵6置入疏水钻孔5内距孔底0.5～1m的位置，并将钢丝绳7系于巷道顶板或侧帮的锚杆4上；
(4)岩层疏干：开启潜水泵6，在疏水钻孔5内形成低压，岩体中裂隙水直接排出，直接排入运输平巷1内的水沟2，每隔2～4小时开启潜水泵6一次，待疏水钻孔5内水排干后潜水泵6停机。
如图2所示，其为图1中A-A剖面图，疏干钻孔5内放入潜水泵6，连接塑胶排水管3，并用钢绳7固定。疏水钻孔5的孔径为150mm～300mm。潜水泵6的外径小于疏水钻孔5的直径50mm，排水扬程大于疏水钻孔5自基准面向下垂深。
Claims (5)
1.一种富水岩层钻孔超前疏干方法，在富水岩层中按一定网度布置下向超前疏水钻孔，利用富水岩层自身存在的节理裂隙在自然压差作用下将岩层内部存在的水渗流富集至疏水钻孔内，由布置在疏水钻孔孔底中的潜水泵将疏水钻孔内水排出，再次形成自然压差，富水岩层中的水富集排出，如此反复直到矿床超前快速疏干，其特征是：具体步骤为：
(1)确定钻孔位置：根据富水岩层的赋存情况，确定钻孔位置，疏水钻孔位于富水岩层中；
(2)疏水钻孔施工：利用上部已经开挖好的平巷采用反井钻机或地质钻进行疏水钻孔施工；
(3)水泵安装、固定：水泵连接塑胶排水管并用钢绳悬吊放入至距疏水钻孔孔底位置0.5～1.0m的钻孔中，塑胶排水管及钢绳延至疏水钻孔孔口并用钢绳系于锚杆上；
(4)岩层疏干：开启水泵，将钻孔中岩体裂隙水排入巷道内水沟中，岩体裂隙水在水位差作用下源源不断流入疏水钻孔中。
2.根据权利要求1所述的富水岩层钻孔超前疏干方法，其特征是：按10m～30m×10m～30m平面范围布置一个疏水钻孔，疏水钻孔的孔径为150mm～300mm，方位为水平面向下偏斜60°～90°，疏水钻孔长度为10m～100m。
3.根据权利要求1或2的富水岩层钻孔超前疏干方法，其特征是：采用反井钻机或地质钻机从上部巷道向深部富水岩层钻疏水钻孔。
4.根据权利要求1的富水岩层钻孔超前疏干方法，其特征是：上述步骤(4)中每隔2～4小时开启水泵一次，待孔内水排干后水泵停机。
5.根据权利要求1的富水岩层钻孔超前疏干方法，其特征是：水泵的外径小于疏水钻孔的直径50mm，排水扬程大于疏水钻孔自基准面向下垂深。
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