本發(fā)明是一種礦井水害防治設計方法，尤其是適用于煤礦井下防水害使用的煤層為主含水層礦井水害防治設計方法。
背景技術：
我國礦山突水問題一直是制約礦山安全生產的重大技術難題。針對這一問題，國內外已形成了防水煤巖柱留設、疏干降壓、巖層注漿改造等突水防治方法。煤層為主含水層的水文地質特征在煤礦中為首次發(fā)現(xiàn)，此類礦井水害防治技術國內外未見明確報道。
技術實現(xiàn)要素：
技術問題：本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種步驟簡單，判別準確，有效降低礦井水害的煤層為主含水層礦井水害防治設計方法。
煤層為主含水層這一特殊水文地質所引起的安全開采與防治突水問題，提供一種煤層為主含水層礦井的水害防治設計方法。
技術方案：本發(fā)明的煤層為主含水層礦井工作面開采水害防治方法，包括步驟如下：
a.采集開采工作面的基本信息，包括工作面排水系統(tǒng)信息、工作面局部向斜信息、工作面頂板沖刷帶狀態(tài)和相鄰采空區(qū)信息；
b.定期對開采工作面的工作面排水系統(tǒng)排水能力進行判斷，從而獲取排水系統(tǒng)工作能力及狀態(tài)，針對工作面局部向斜信息進行判斷，獲取工作面局部向斜位置及預計揭露長度信息，針對工作面頂板沖刷區(qū)信息進行判斷，獲取向斜位置及預計揭露長度信息，針對相鄰采空區(qū)信息進行判斷，獲取采空區(qū)積水情況信息；
c.對上訴步驟中獲取的綜合排水系統(tǒng)工況狀態(tài)、工作面局部向斜位置及預計揭露長度信息、向斜位置及預計揭露長度信息和采空區(qū)積水情況信息進行核算，從而得到當前開采工作面排水能力；
d.根據當前開采工作面核算出的排水能力，利用常規(guī)防治水技術進行超前疏放采空區(qū)積水的防治水能力。
所述工作面排水系統(tǒng)工作能力判斷標準為100-150m3/h，若檢測當前工作面排水系統(tǒng)工作能力小于該值，則需計算當前工作面所需排水量并更換排水設備；若工作面排水系統(tǒng)工作能力大于該值，則需進一步檢查工作面排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常。
所述工作面排水系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷標準為是否存在故障，若排水系統(tǒng)沒有故障，則工作面可以正常施工；若排水系統(tǒng)存在故障，則進行預警，并進行工作面排水能力保障工作。
判斷工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，則工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，則需進一步判斷工作面局部向斜位置及預計揭露長度大于或小于判斷標準值。
所述向斜位置及預計揭露長度判斷標準值為50-100m，若向斜預計揭露長度小于該值，則工作面可以正常施工；若向斜預計揭露長度大于該值，則提出預警，并進行工作面排水能力核算及保障工作。
實地調查是否存在頂板沖刷區(qū)，若不存在頂板沖刷區(qū)，則工作面可以正常施工；若存在頂板沖刷區(qū)，則需進一步判斷頂板沖刷區(qū)位置及預計揭露長度大于或小于標準值。
所述頂板沖刷區(qū)位置及預計揭露長度判斷標準為50-100m，若頂板沖刷區(qū)預計揭露長度小于該值，則工作面可以正常施工；若頂板沖刷區(qū)預計揭露長度大于該值，則進行預警，并進行工作面排水能力核算及保障工作。
調查是否存在相鄰采空區(qū)，若不存在相鄰采空區(qū)，則工作面可以正常施工；若存在相鄰采空區(qū)，則需進一步判斷相鄰采空區(qū)積水狀態(tài)。
判斷相鄰采空區(qū)積水狀態(tài)，調查是否存在相鄰采空區(qū)積水，若不存在相鄰采空區(qū)積水，則工作面可以正常施工；若存在相鄰采空區(qū)積水，則需進一步調查相鄰采空區(qū)積水位置、積水量和超前疏放情況。
根據實地調查判斷是否進行過超前疏放，若已經進行過超前疏放，則工作面可以正常施工；若尚未進行超前疏放，則提出預警，并進行超前疏放工程及驗收工作。
有益效果：本發(fā)明運用多學科交叉突破已有技術解決了煤層為主含水層水害防治問題，能夠提供多種突水形式的預警，可以減少因礦井水災害危險事件導致的損失，甚至可以減少因礦井水災害危險事件導致的人員傷亡，填補了煤層為主含水層這一特殊地質條件下水害防治設計方法的空白。本發(fā)明通過采集工作面詳細信息，判斷模塊判斷并選擇防治水措施為直接在含水煤層中掘進和回采提供了一種預警系統(tǒng)和相應對策，為安全掘進和回采提供了保障，本發(fā)明是解決煤層為主含水層水害防治的有效手段，其方法簡單線性，方案設計合理，實施成本低，實際操作性強。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的煤層為主含水層礦井的水害防治設計方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述：
如圖1所示，本發(fā)明的煤層為主含水層礦井工作面開采水害防治方法，其特征在于包括步驟如下：
a.采集開采工作面的基本信息，包括工作面排水系統(tǒng)信息、工作面局部向斜信息、工作面頂板沖刷帶狀態(tài)和相鄰采空區(qū)信息；
b.定期對開采工作面的工作面排水系統(tǒng)排水能力進行判斷，工作面排水系統(tǒng)工作能力判斷標準為100-150m3/h，若檢測當前工作面排水系統(tǒng)工作能力小于該值，則需計算當前工作面所需排水量并更換排水設備；若工作面排水系統(tǒng)工作能力大于該值，則需進一步檢查工作面排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常，判斷工作面排水系統(tǒng)是否存在故障，若排水系統(tǒng)沒有故障，則工作面可以正常施工；若排水系統(tǒng)存在故障，則進行預警，并進行工作面排水能力保障工作，從而獲取排水系統(tǒng)工作能力及狀態(tài)；
針對工作面局部向斜信息進行判斷，獲取工作面局部向斜位置及預計揭露長度信息，判斷工作面局部向斜是否存在，若不存在工作面局部向斜，則工作面可以正常施工；若存在工作面局部向斜，則需進一步判斷工作面局部向斜位置及預計揭露長度大于或小于判斷標準值，判斷向斜位置及預計揭露長度與標準值50-100m的關系，若向斜預計揭露長度小于該值，則工作面可以正常施工；若向斜預計揭露長度大于該值，則提出預警，并進行工作面排水能力核算及保障工作；
針對工作面頂板沖刷區(qū)信息進行判斷，獲取向斜位置及預計揭露長度信息，實地調查是否存在頂板沖刷區(qū)，若不存在頂板沖刷區(qū)，則工作面可以正常施工；若存在頂板沖刷區(qū)，則需進一步判斷頂板沖刷區(qū)位置及預計揭露長度大于或小于判斷標準值50-100m，若頂板沖刷區(qū)預計揭露長度小于該值，則工作面可以正常施工；若頂板沖刷區(qū)預計揭露長度大于該值，則進行預警，并進行工作面排水能力核算及保障工作；
針對相鄰采空區(qū)信息進行判斷，調查是否存在相鄰采空區(qū)，若不存在相鄰采空區(qū)，則工作面可以正常施工；若存在相鄰采空區(qū)，則需進一步判斷相鄰采空區(qū)積水狀態(tài)，判斷相鄰采空區(qū)積水狀態(tài)，調查是否存在相鄰采空區(qū)積水，若不存在相鄰采空區(qū)積水，則工作面可以正常施工；若存在相鄰采空區(qū)積水，則需進一步調查相鄰采空區(qū)積水位置、積水量和超前疏放情況；根據實地調查判斷是否進行過超前疏放，若已經進行過超前疏放，則工作面可以正常施工；若尚未進行超前疏放，則提出預警，并進行超前疏放工程及驗收工作；
c.對上訴步驟中獲取的綜合排水系統(tǒng)工況狀態(tài)、工作面局部向斜位置及預計揭露長度信息、向斜位置及預計揭露長度信息和采空區(qū)積水情況信息進行核算，從而得到當前開采工作面排水能力；
d.根據當前開采工作面核算出的排水能力，利用常規(guī)防治水技術進行超前疏放采空區(qū)積水的防治水能力。
實施例一：
以某礦含水煤層井下掘進和回采為例，該礦主采2#煤層。其中2#煤層同時為主含水層，埋深350m。工作面主要水害威脅較多，主要有局部向斜區(qū)和直羅組沖刷帶，2#煤層水和頂板水，當多種水源綜合作用時，掘進和回采工作面涌水量將增加至110-160m3/h，如果此時工作面排水能力不足或出現(xiàn)故障，可能會局部積水甚至淹沒設備；此外，該礦工作面以緩慢上山開采為主，采空區(qū)西側相鄰工作面掘進及回采不得不面臨采空區(qū)積水威脅，如果采空區(qū)積水未及時排放或聯(lián)絡巷密閉失效，可能會發(fā)生工作面老空水突水事故。針對這種情況，通過采集工作面詳細信息，利用判斷模塊選出相應的防治水措施，具體實施如下：
a.采集11213掘進工作面基本信息，采集對象包括工作面排水系統(tǒng)、工作面局部向斜、工作面頂板沖刷帶和相鄰采空區(qū)；
b.將11213掘進工作面基本信息輸入判斷模塊，根據具體判斷標準選擇工作面防治水具體措施；
c.所述判斷模塊中排水系統(tǒng)工作能力判斷標準為100-150m3/h，若11213掘進工作面排水系統(tǒng)工作能力小于該值，則需進行排水能力核算；若11213掘進工作面排水系統(tǒng)工作能力大于該值，則需進一步檢查工作面排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)；
d.所述工作面排水系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷標準為是否正常，若11213掘進工作面排水系統(tǒng)工作正常，則工作面可以正常施工；若11213掘進工作面排水系統(tǒng)工作不正常，則提出預警，并進行工作面排水能力保障工作；
e.所述判斷模塊中工作面局部向斜判斷標準為是否存在工作面局部向斜，若11213掘進工作面不存在局部向斜，則工作面可以正常施工；若11213掘進工作面存在局部向斜，則需進一步判斷工作面局部向斜位置及預計揭露長度；
f.所述向斜位置及預計揭露長度判斷標準為50-100m，若11213掘進工作面向斜預計揭露長度小于該值，則工作面可以正常施工；若11213掘進工作面向斜預計揭露長度大于該值，則提出預警，并進行工作面排水能力核算及保障工作；
g.所述判斷模塊中頂板沖刷區(qū)判斷標準為是否存在頂板沖刷區(qū)，若11213掘進工作面不存在頂板沖刷區(qū)，則工作面可以正常施工；若11213掘進工作面存在頂板沖刷區(qū)，則需進一步判斷頂板沖刷區(qū)位置及預計揭露長度；
h.所述頂板沖刷區(qū)位置及預計揭露長度判斷標準為50-100m，若11213掘進工作面頂板沖刷區(qū)預計揭露長度小于該值，則工作面可以正常施工；若11213掘進工作面頂板沖刷區(qū)預計揭露長度大于該值，則提出預警，并進行工作面排水能力核算及保障工作；
i.所述相鄰采空區(qū)判斷標準為是否存在相鄰采空區(qū)，若11213掘進工作面不存在相鄰采空區(qū)，則工作面可以正常施工；若11213掘進工作面存在相鄰采空區(qū)，則需進一步判斷相鄰采空區(qū)積水狀態(tài)；
j.所述相鄰采空區(qū)積水狀態(tài)判斷標準為是否存在相鄰采空區(qū)積水，若11213掘進工作面不存在相鄰采空區(qū)積水，則工作面可以正常施工；若11213掘進工作面存在相鄰采空區(qū)積水，則需進一步調查相鄰采空區(qū)積水位置、積水量和超前疏放情況；
k.所述相鄰采空區(qū)超前疏放判斷標準為是否進行過超前疏放，若已經進行過超前疏放，則工作面可以正常施工；若尚未進行超前疏放，則提出預警，并進行超前疏放工程及驗收工作。