具体实施方式

下面将结合实施例对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请实施例的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本文所使用的术语，注水增压软管和充气增压软管分别是指进水管和进气管。

传统技术中，由于含水层厚度大，因此煤矿煤层的顶板水害非常严重，以我国内蒙古和陕西省为例，工作面顶板的巨大的淋水除造成大型设备快速锈蚀，使得该大型设备寿命缩短，生产成本剧增外，也严重地恶化了工作环境、职业卫生环境和地面生态环境，从而极大地威胁工作人员的身体健康。

长期以来，科研人员一直在研究疏干技术，试图在回采以前疏干含水层，如采取抽水等手段，让工作面在回采时少淋水，甚至不淋水，但因含水层的渗透性太差，这些技术手段都收效甚微；难以提前疏放的顶板水，在回采期间，由于采动变形和破坏，使得渗透系数大增，致使工作面顶板水如暴雨一般下个不停；而如果采用水力压裂法，虽然可以取得较好的效果，但成本太高，一般的企业难以承受；

有鉴于此，亟需一种成本低廉的疏放低渗透顶板水的方法。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种疏放低渗透顶板水的方法，通过利用含水层12对气体良好的渗透性，将空气充入含水层12的微小孔隙中，以置换其内的地下水，并驱动孔隙水向压力低的方向流动，最终在第二巷2(如下巷)压力为0(这里的压力为0仅为便于本领域技术人员理解本申请实施例，而非造成限制)的疏水孔5中流出，从而实现顶板水的疏放；与传统的疏干方法相比，可以显著地提高疏水效率，与水力压裂法相比，可有效降低疏放低渗透顶板水的成本，以至少解决传统的水力压裂法疏放低渗透顶板水成本高的技术。

为便于本领域技术人员理解本申请实施例，现仍以内蒙古某矿某工作面为例，进行详细阐述，且图中还示意性的示出了隔水层11和煤层13；具体地说，该煤矿开采古近系老褐煤，煤层13厚度为6m，倾角约为5°，走向长壁式布置工作面，综合放顶法开采，自由跨落式管理顶板3；煤层顶板3为古近系细粒砂岩含水层12，厚度为80m，渗透系数为0.0095，水压为2MPa；以往工作面采用超前疏干的方法治理水害，单孔涌水量平均为0.85m 3/d(这里的d是指day，即天)，水量甚微；而在回采期间，掌子面顶板 3淋水很大，平均约400m3/h(这里的h是指hour，即小时)，工作环境恶劣；现采取本申请实施例的方法对该工作面水害加以治理，其中，该工作面为倾斜布置的工作面。

参照图1至图2所示，本申请实施例的一种疏放低渗透顶板水的方法，包括在工作面的第一巷1的顶板3的含水层12钻取充气孔4；在工作面的第二巷2的顶板3的含水层12钻取疏水孔5；对充气孔4进行充气，以通过含水层的水从疏水孔5排出；其中，若工作面为倾斜布置的工作面，则第一巷1和第二巷2分别为上巷和下巷。

例如，在工作面的巷道掘进期间，对工作面的水文地质观测发现，从切眼向外约15m，顶板3岩性为中粒砂岩，在中粒砂岩段，平均每10m顶板3的淋水量可以为1.5h，其他区域的顶板3的岩性为细粒砂岩，每10m 的涌水量可以为0.1m3/h；据此，制定的充气孔4的布置方案为：上巷充气孔4自切眼起开始编号：C1，C2，……，Cn；同理，下巷对应的疏水孔 5的编号为S1，S2，……，Sn；C1充气孔4与切眼内壁的间距可以为20m， C1与C2的充气孔4间距可以为80m，其他充气孔4的孔间距可以为50m；对应地，S1疏水孔5距离切眼可以为20m，S1与S2的疏水孔5间距可以为80m，其他疏水孔5的孔间距可以为50m。

在工作面的上巷，从切眼起，按照上述所确定的充气孔4间距，向顶板3巨厚低渗含水层12施工，钻取若干充气孔4用于充气；充气孔4可指向工作面内侧，倾角可以为45—60°，终孔可位于含水层12顶界面；在下巷从切眼起，以同样的疏水孔5间距向顶板3巨厚低渗含水层12施工，若干疏水孔5用于疏水；充气孔4可指向工作面，倾角可以为60—75°，终孔可位于含水层12顶界面；

其中，对充气孔4进行充气的气压大于含水层12的水压；具体地说，对充气孔4进行充气的气压可以是含水层12水压的1.5倍以上，在其他示例中，该倍数可以为1.5、1.8倍，只要能起到相应的功能/作用/效果即可。

本申请实施例通过利用含水层12对气体良好的渗透性，将空气充入含水层12的微小孔隙中，以置换其内的地下水，并驱动孔隙水向压力低的方向流动，最终从第二巷2(如下巷)压力为0的疏水孔5中流出，从而实现顶板水的疏放；与传统疏干法相比，疏水效率明显提高，与水力压裂法相比，可有效降低疏放低渗透顶板水的成本，具体地说：

由于水力压裂法通常是把水、砂子和化学试剂的混合液增压泵入地层深处的岩石的，需要耗费大量的水资源和化学试剂等，而本申请通过空气来代替化学试剂和水，从而降低疏放低渗透顶板水的成本；另外，由于本申请实施例无需通过沙子，还节省了人力和物力成本。

并且，本申请实施例通过分析巷道顶板3的含水层12的岩性和分段测量顶板3的含水层12的涌水量，以作为依据，即如果顶板3砂岩含水层12 的颗粒粗或涌水量大，则设定的充气孔4间距较大；否则较小，从而提高后续疏放低渗透顶板水的效率。

参照图2，本申请实施例对充气孔4进行充气可通过压力装置7进行；压力装置7通过封孔胶囊6与充气孔4相连；压力装置7可包括进气管71、增压气泵72、进水管73和增压水泵74，增压气泵72与进气管71的另一端端部连接；进水管73的一端端部与封孔胶囊6连接；

例如，可在上巷距离切眼100m处，可用软管与增压气泵72的入气口连接；可再在增压气泵72的出气口用高压软管或硬管与四通(四通也叫分流器)连接；可在紧靠增压气泵72的一侧放置一台增压水泵74；可将增压水泵74的附近巷道内既有水管上安装一个1in(英寸)的水龙头；水龙头可用于增压水泵74充水，直至充满为止。

本申请实施例通过设置封孔胶囊6，以防止所充气体从充气孔4的孔口泄出，以保障所充气体能够全部进入含水层12，以驱逐赋存于含水层12的孔隙和裂隙内的地下水向下巷疏水孔5流动，防止因漏气(卸出)而影响疏放水的效率。

另外，本申请实施例通过设置进气管71和增压气泵72，以对充气孔4 加压充气，从而将含水层的水经疏水孔5排出；通过设置进水管73和增压水泵74，从而将封孔胶囊6利用水压使其鼓起，从而起到密封充气孔4的作用，进而驱逐存于含水层12孔隙和裂隙内的地下水向下巷疏水孔5流动，防止因漏气(卸出)而影响疏放水的效率。

继续参照图2，本申请实施例的充气孔4的数量可为2个以上，每个充气孔4之间相间隔的设置；2个以上充气孔4分别对应与2个以上进气管 71和2个以上进水管73的一端端部连接，且2个以上进气管71和2个以上进水管73的另一端端部分别通过第一多通器8和第二多通器9与增压气泵72和增压水泵74连接；2个以上进气管71和2个以上进水管73的另一端端部分别通过对应的2个以上的阀门10分别与第一多通器8和第二多通器9相连。

本申请实施例通过设置2个以上的充气孔4从而提高疏放水的效率；通过充气孔4之间相间隔的设置从而扩大疏放水的范围，进而提高疏放水的效率；通过设置第一多通器8和第二多通器9以减少增压气泵72和增压水泵74数量，从而通过1个增压气泵72和1个增压水泵74即可实现对2 个以上充气孔4的充气，进而节省疏放水的成本；另外，通过设置2个以上的阀门10，实现对充气孔4的气压的独立控制，从而利用阀门10实现气压的调节(转移)，即通过设置阀门10以起到手动增压或者泄压的作用。

例如，可进行如下操作：

在上巷，同时在充气孔4的C1至C4内用直径42mm钻杆安装封孔胶囊6，安装深度为10m，同时将足够长的注水增压软管(内直径约为5— 10mm)一端与封孔胶囊6连接，另一端与增压水泵74出口的四通连接，这样就形成了完整的对封孔胶囊6增压充水的水流系统；同时将足够长的直径25mm的充气增压软管一端与增压气泵72连接，另一端与充气孔4的钻杆尾端连接，这样就形成了完整的充气系统；

启动增压水泵74，向封孔胶囊6增压，直至每个充气孔4封孔胶囊6 的压力都达到5MPa时，维持该压力；如果增压水泵74水箱水位过低应及时补水。

打开阀门10，向增压气泵72供气；启动气体增压气泵72，经过四通以3MPa的压力向安装完毕的充气孔4充气；当充气到一定时间后，下巷疏水孔5的流量将逐渐增大，充气疏干呈现效果；

需要说明的是，此时上巷其他敞开的充气孔4涌水量也可能增大，属于正常现象；如果逐渐变为漏气，则应使用封孔胶囊6封闭；如果充气孔气压一直达不到预定要求，但疏水孔5的流量增大明显，则可在此压力下继续工作。

如果充气孔气压一直达不到预定压力，且疏水孔5的流量增大不显著，则需要增加增压泵，直到达到压力或疏水孔5流量达到预定要求。

当工作面开始回采以后，靠近切眼的充气孔4C1首先因为工作面的施工等物理干涉而无法工作；此时，应该停止对C1孔的充气；顺序是：关闭封孔胶囊6的充气阀门71→关闭封孔胶囊6的进水阀门10→打开封孔胶囊 6的泄压阀门10以排泄胶囊的水压，让胶囊收缩→拆卸充气孔4的钻杆→取出封孔胶囊6；其他充气孔4仍然保持工作状态。

在C4充气孔4内安装封孔胶囊6，方法同上。

重复上述操作，使得充气孔4和增压气泵72和增压水泵74随工作面的推进滚动前进，直到工作面内的所有充气孔4充气完毕。

需要说明的是，对于水平状态、无法划分上巷和下巷的工作面，可以选择回风巷为充气孔4的巷道，运输巷为疏水孔5的巷道；反之亦可，为此特在本申请实施例中不作具体限定。

还需要说明的是，如果充气疏干速度达不到生产要求，则可以增加同时充气的充气孔4的数量、充气泵的数量和提高充气的压力。

在一种可选的示例中，第一多通器8可以为气体分配器；

本申请实施例通过将第一多通器8设置为气体分配器，以便于人们对多路输出气体的流量进行自由动态的调节；例如该气体分配器具体可以是公告号为CN201431859的中国本申请实施例专利，当然，也可以是现有的其他适合的类型。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本本申请实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本本申请实施例各实施例技术方案的范围。