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申请/专利权人：中煤科工西安研究院(集团)有限公司

摘要：本发明公开了一种砂岩含水层的超前疏降水系统、方法及施工方法，砂岩含水层的超前疏降水系统，包括：沿竖向，与斜井于砂岩含水层处相交设置抽水孔；沿斜井轴向，在砂岩含水层内围绕所述的斜井设置引流孔组，引流孔组由多个引流分支孔组成，引流分支孔分别与抽水孔连通。本发明的砂岩含水层的超前疏降水方法及系统，利用长距离的引流孔和大口径抽水孔相联通方式，在斜井施工之前对富水低渗巨厚砂岩含水层的水进行超前疏降、引流和抽排，解决了富水低渗巨厚砂岩含水层水难以抽降的问题，为实现斜井的安全快速掘进提供地质保障。相较于传统的冻结、壁后注浆等方法，降低了成本和施工难度，提高了疏降水的效率、可靠性和安全性。

主权项：1.一种砂岩含水层的超前疏降水方法，其特征在于，包括：S1：搭建砂岩含水层的超前疏降水系统：沿斜井1轴向，在砂岩含水层B内围绕所述的斜井1设置引流孔组3；沿竖向设置抽水孔4，引流孔组3的终止端到地表A的投影点为抽水孔4的打孔位，引流孔组3由多个引流分支孔组成，引流分支孔分别与抽水孔4连通；S2：形成联合引流抽降段C：确定斜井1与砂岩含水层B的交界点在地表A的投影点，距投影点≤50m的前端为引流孔组3的起始端，引流孔组于地表A的起始端与抽水孔4于地表A的打孔位之间形成联合引流抽降段C；S3：确定联合引流抽降段C的个数：依据砂岩含水层B的厚度和斜井1的角度，确定斜井1穿越砂岩含水层B的距离，估算安全施工需抽降的水量；再结合引流分支孔的孔径和长度确定联合引流抽降段C的个数；联合引流抽降段C的个数由下式计算得到； 式中N为联合抽降段个数，单位：个；Q为安全施工需抽降的水量，单位：m3s；d为引流分支孔的孔径，单位：mm；ρ为水的密度，单位：kgm3；μ为水的水动力粘滞系数，单位：10-6kPa·s；τ为引流分支孔的孔内粗糙度，单位：mm；l为引流分支孔的长度，单位：m；g为重力加速度，单位：ms2；H为砂岩含水层的水头，单位：m；h0为斜井在施工段末端与砂岩含水层底的距离，单位：m；砂岩含水层的超前疏降水系统，包括：沿竖向，与斜井1于砂岩含水层B处相交设置抽水孔4；沿斜井1轴向，在砂岩含水层B内围绕所述的斜井1设置引流孔组3，引流孔组3由多个引流分支孔组成，引流分支孔分别与抽水孔4连通；所述的引流孔组3包括沿十字交叉方位设置的第一引流分支孔31、第二引流分支孔32、第三引流分支孔33和第四引流分支孔34；引流分支孔中心轴距斜井1中心轴的距离为14～34m；所述的引流分支孔的孔径为98～200mm，长度为300～400m；沿竖向，抽水孔4的终止端于斜井1底板下5～10m，抽水孔4的孔径为310～450mm；所述的引流孔组于地表A的起始端与抽水孔4于地表A的打孔位之间形成联合引流抽降段C；砂岩含水层的超前疏降水系统的施工方法，包括：步骤1、施工抽水孔4：施工抽水孔4，一开孔径为444.5mm，下套管至进入巨厚砂岩5m，做好止水并进行耐压试验，压力不低于0.7MPa；二开孔径311mm，裸孔钻至斜井1底板以下5m；步骤2、施工引流孔组3的直孔段：确定斜井1与砂岩含水层B的交界点在地表A的投影点，距投影点≤50m的前端为引流孔组3的施工起始端进行直孔施工，直孔段孔径为311mm，下套管至斜井1上方50～80m；步骤3、施工引流分支孔：以引流孔组直孔段2的终止端为引流分支孔的起始端，引流分支孔中心轴距斜井1中心轴的距离为14～34m，引流分支孔每钻进10m进行一次测斜，包括沿斜井1十字交叉方位设置的第一引流分支孔31、第二引流分支孔32、第三引流分支孔33和第四引流分支孔34；步骤4、引流分支孔依次与抽水孔4对接：第一引流分支孔31、第二引流分支孔32、第三引流分支孔33和第四引流分支孔34在沿斜井1轴线平行施工250～300m后，测斜调整为每5m一次，使得每个引流分支孔分别与抽水孔4连通；步骤5、下入筛管：每个引流分支孔分别与抽水孔4连通后，在抽水孔4中分别下入筛管；步骤6、重复步骤1～5依次完成剩余联合引流抽降段的施工。

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