导水裂隙带高度观测新技术资料

第二章 采场覆岩导水裂隙带 高度观测实例
龙口海下采煤H2101工作面覆岩导水 裂隙带高度观测方案

一．导高预计 导高预计是进行观测设计的依据，只有准确预计了冒落带高 度和导水裂隙带高度，才能保证观测成功。导水裂隙带和冒落 带的发育高度主要取决于地层结构、岩石力学性质和开采方法。 北皂煤矿H2101综放工作面的覆岩属于典型的软岩地层，开采 煤层厚度按M=3.6m，根据二十多个矿井的实际观测经验和龙口 矿区的地层结构状况，H2101综放工作面开采后的冒高、导高 预计如下： 导高上限：H导上=10×M=10×3.6=36 (m)
，构成一个控制和观测岩层导水性的注水观测系统。
3．井下仰斜钻孔双端堵水器导高观测原理与方法 （1）仰斜钻孔穿过导水裂隙带。在回采工作面周边的适
当位置，向采空区 上方打仰斜钻孔，该钻孔要穿透覆岩导
水裂隙带，并进入其上方的弯曲带一定距离，一般5～10m 则可，该钻孔就是导高观测钻孔。 （2）使用双端堵水器测试各段岩层的透水性。使用双端 堵水器，由孔口起自下而上逐段（每段1米）测试每段岩层
上
号孔α＝10°， 观测巷 -336.5 号孔α＝-5°， 号孔α＝-15°， 冒高 号孔α＝-30°， -360.4 煤2厚4.4 -364.8
下
面采空区
图2.6 导高观测剖面图B
停采剖面线 铺网线
含水层高 号孔α＝20°，
上
号孔α＝10°， 观测巷 -336.5 号孔α＝-5°， 号孔α＝-15°， 冒高 号孔α＝-30°， -360.4 煤2厚4.4 -364.8
第二步，使用钻机钻杆将双端堵水器推移到位；
第三步则是操作起胀控制台，对双端堵水器的两个胶囊 注水加压，使之处于承压膨胀状态，从而封堵分隔一段钻孔； 最后，则是操作注水控制台，对分隔出的一段钻孔进行 注水观测，通过注水控制台上的流量表，观测出这段岩层单
位时间的注水渗流量，从而测试出这段岩层的透水性能。
观测，精度高，成果可靠。

③ 为矿井水体下采煤确定最为安全合理的开采上限。根据 实测导高值，按照“三下”采煤规程确定开采上限，合理提高 开采上限，确保水体下采煤安全。
第一章 井下导高观测原理与方法
地面钻孔
松散冲积岩
基岩
隙带 导水裂 冒落带
孔 井下钻
图2.1 井下仰斜钻孔导水裂隙带高度观测示意图
双
堵 端
水
器
钻
起胀控制台
注
水
高压水源
管
起胀
路
管路
注水控制台
高压水源
图 2.2 井下仰斜钻孔双端堵水器导高观测原理系统图
图2.2 井下仰斜钻孔双端堵水器导高观测原理系统图
胶 囊
孔
胶
囊
胶囊
注水探管
胶囊
图 2.3 双端堵水器结构示意图 图 2.3 双端堵水器结构示意图
2．仪器结构 整个观测仪器由三部分组成：双端堵水器、连接管路、 控制台，如图 1.2和图1.3。双端堵水器由两个起胀胶囊和注 水探管组成。连接管路有两条：起胀管路和注水管路。控制 台也是对应两个：起胀控制台和注水控制台。 起胀控制台、起胀管路和双端堵水器的两个胶囊相连通 ，构成控制胶囊膨胀和收缩的控制系统 。 注水控制台，注水管路和双端堵水器的注水探管相连通
的导水性能，一直测试到孔底 实测到的透水岩层的最大高
度，就是采场覆岩的导水裂隙带高度。
（3）双端堵水器的控制与岩层透水性观测。起胀控制台和注
水控制台的一端 分别连接起胀管路和注水管路，另一端则 连着高压水源。要观测某一高度位置的岩层的透水性， 首先，操作起胀控制台，使双端堵水器的两个胶囊处于 无压收缩状态；
井下导高观测法的优点

井下观测法与传统的地面钻孔冲洗液消耗量观测法相比，有如
下优点：

① 井下观测法钻孔工程量小，井下观测法钻孔施工成本低。 一般小于地面观测法三分一；地面钻孔施工费每米上千元，井 下钻孔仅仅六七百元，总施工费一般能节省70%以上；

② 井下观测法观测精度高。在井下是使用仪器，每米逐段
下
面采空区
打孔顺序
① 在工作面推采至距停采线距离60m之前，打出采 前观测孔； ② 采后孔的施工顺序是1号孔、2号孔、3号孔； ③ 4号孔，根据需要再研究是否施工； ④ 5号孔是冒落带高度观测孔。
三．观测时间

导高合理的观测时间主要与覆岩岩性、开采厚度有关。
这次导高观测时间控制在：开采过后10～20天。 时间过短，覆岩变形尚未稳定，钻孔难以成型，观测时钻 孔容易变形，卡住探头。 时间过长，覆岩会逐渐压实，导高会降低。 H2101面的采厚为3.6m，覆岩覆岩软弱，岩层移动速度比 较快，所以采后10～20天观测导高是最佳时机。 每打完一个钻孔，就观测一个，钻机不要移动，观测时要 使用钻机。每个钻孔的观测时间为1天，并提前一天在井上 做好下井观测前的准备工作。
水体下采煤 导水裂隙带高度观测
高 延 法
中 国 矿 业 大 学 (北京) 2010年5月
目
序 言 第一章
录
序 言

在井下回采工作面周边某位置布置钻窝，由该钻窝向工
作面采空区上方的覆岩导水裂隙带内打仰斜钻孔，采用井下 导高观测仪观测导高，这是获得国家发明专利。

这是一项成熟的技术，近10几年来，已经在山东微山湖 下采煤、渤海湾龙口海下采煤、河北岳城水库下采煤、山东、 河北、江苏、安徽等省各矿区的河流下采煤和含水松散层下 采煤中广泛应用。井下导高观测已经在40多个矿井应用。



导高下限：H导下=6×M=6×3.6=21.6 (m)
冒 高：H冒=3×M=3×3.6=10.8（m）
材
皮带井 下部联 二．观测位置的选择与观测钻孔布置 巷
料 巷
材料巷
观
测
巷
停 采 线
铺 网 线
剖面
皮 输 带运 巷 联络
铺网
剖面
Байду номын сангаас
工作面
运输巷
图2.5 导高观测剖面图A
停采剖面线 铺网线
含水层高 号孔α＝20°，
井下导高观测仪的改进
① 控制台增加了两对过滤器，避免了仪表的堵塞损坏； ② 起胀胶管使用了高强度的钢编管，避免了拉断、磨断和挤裂；
③ 所有接头都使用了O型圈和标准件，保证了水和气两套系统 不泄漏；
④ 一对起胀胶囊之间，使用了外连接方式，使结构大为简化而
且性能更加可靠；
⑤采 用了优质高强度胶囊保障了在额定起胀压力下不会破裂。

第三章 采场覆岩导水裂隙高 度观测成果
§3.1 钻孔施工与导高观测过程