CN102767371B - 一种利用帷幕灌浆技术实现保水采煤的方法 - Google Patents

一种利用帷幕灌浆技术实现保水采煤的方法 Download PDF

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本发明公开了一种利用帷幕灌浆技术实现保水采煤的方法，首先确定开采范围与开采深度，确定待采煤层(3)下部不透水基岩(4)的深度，利用帷幕灌浆技术，沿开采范围边界每隔一定距离从地面(1)到煤层(3)下部不透水基岩(4)打深孔，再用高压把浆液灌注到孔洞周围的孔隙或裂隙中，这些浆液将孔隙或裂隙周边土层或岩层连成一个圆柱型不透水体，如果孔距合适使得这些圆柱型不透水体连接形成一道完整的挡水帷幕，以达防渗的目的，疏干帷幕范围内待采煤层上部的地下水，开采待采煤层，如果本范围内含有两个以上煤层，可逐一开采。有效预防开采中发生的突水事故，同时大大降低排水时间及费用，实现保水采煤的目标，具有明显的社会及经济效益。

Description

一种利用帷幕灌浆技术实现保水采煤的方法
技术领域
本发明涉及的是一种利用帷幕灌浆(curtain grouting)技术实现保水采煤的方法，该方法在采煤的同时，不影响采区以外范围的地下水资源。。
背景技术
我国是世界上少数几个一次能源以煤炭为主的国家之一，煤炭作为基础能源对国民经济发展和人类进步起着举足轻重的作用。但同时煤矿开采对水资源造成的损害也与日俱增，煤炭开采首先要疏干待采煤层上部的含水层，由于水的流动性，疏干范围往往远大于井田范围，造成大范围地下含水层的水面下降，导致地下水大量损失、地表水干涸、环境恶化。因此，如何在尽可能多采煤的同时，保护地下水资源的含水结构不受破坏，地下水位不下降或下降幅度小，不足以引起环境的变异和泉流量的衰减是煤炭开采必须需要解决的问题，在生态脆弱区尤为紧迫。
实现采煤保水的途径有两个，一是合理选择开采区域(主要是矿区规划阶段)，二是采取合理的采煤方法和工程措施。
从现有资料看，针对陕北侏罗纪煤田提出合适的开采方式是：对于煤层埋藏浅的区域，推广充填开采技术和限高开采方法。对于萨拉乌苏组不含水或煤层埋藏深度较大的区域，推广长壁综采技术。
建设水利工程过程当中，特别是土石坝的施工过程中，为了使地基在透水性、渗流稳定性、强度、承载能力、压缩变形能力方面达到要求，就要对地基进行处理。
处理沙砾石地基时，会用到以下几种方式：粘性土截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、防渗铺盖、排水减压措施。
当沙砾石地基透水层很深，前两种防渗措施实施有困难时，可采用帷幕灌浆法。简单来说，就是利用高速射流切割掺搅土层，改变原土层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，以达到加固地基和防渗的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种利用帷幕灌浆技术实现保水采煤的方法。
本发明的技术方案如下：
一种利用帷幕灌浆技术实现保水采煤的方法，首先确定开采范围与开采深度，确定待采煤层(3)下部不透水基岩(4)的深度，利用帷幕灌浆技术，沿开采范围边界每隔一定距离从地面(1)到煤层(3)下部不透水基岩(4)打深孔，再用高压把浆液灌注到孔洞周围的孔隙或裂隙中，这些浆液将孔隙或裂隙周边土层或岩层连成一个圆柱型不透水体，如果孔距合适使得这些圆柱型不透水体连接形成一道完整的挡水帷幕，以达防渗的目的，疏干帷幕范围内待采煤层上部的地下水，开采待采煤层，如果本范围内含有两个以上煤层，可逐一开采。
沿开采范围边界建造连续防渗帷幕，可以构成一个类似水盆的密闭构造，其底部为不透水基岩，四周为防渗帷幕。在这个范围内疏干地下水，可以防治开采范围以外地下水的大量渗入，维持周边地下含水层的稳定，保护水资源；并可有效预防开采中发生的突水事故，同时大大降低排水时间及费用，实现保水采煤的目标，具有明显的社会及经济效益。
附图说明
图1为本发明帷幕灌浆技术实现保水采煤的原理示意图；
1、地面，2、地下水位，3、煤层，4、基岩，5帷幕；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
参考图1，首先确定开采范围与开采深度，确定待采煤层3下部不透水基岩4的深度，利用帷幕灌浆(curtain grouting)技术(这是水利行业普遍采用的一种成熟的防渗技术，具体的参数等在各类文献中均有记载，本发明要做的只是把这种技术用到煤炭开采中)，沿开采范围边界每隔一定距离从地面1到煤层3下部不透水基岩4打深孔，再用高压把浆液(帷幕灌浆使用的胶凝材料主要是水泥浆，特殊情况时使用高分子化学溶液，对砂砾石地基多用水泥粘土浆液)灌注到孔洞周围的孔隙(裂隙)中，这些浆液将孔隙(裂隙)周边土层(岩层)连成一个圆柱型不透水体，如果孔距合适使得这些圆柱型不透水体连接形成一道完整的挡水帷幕，以达防渗的目的。孔距、灌浆方法、压力、浆液材料等根据帷幕灌浆技术相关要求，需通过现场灌浆试验确定，内容见DL/T5148.1-2001《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》。疏干帷幕范围内待采煤层上部的地下水，开采待采煤层，如果本范围内含有两个以上煤层，可逐一开采。
沿开采范围边界建造连续防渗帷幕，可以构成一个类似水盆的密闭构造，其底部为不透水基岩，四周为防渗帷幕。在这个范围内疏干地下水，可以防治开采范围以外地下水的大量渗入，维持周边地下含水层的稳定，保护水资源；并可有效预防开采中发生的突水事故，同时大大降低排水时间及费用，实现保水采煤的目标，具有明显的社会及经济效益。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用帷幕灌浆技术实现保水采煤的方法，其特征在于，首先确定开采范围与开采深度，确定待采煤层(3)下部不透水基岩(4)的深度，利用帷幕灌浆技术，沿开采范围边界每隔一定距离从地面(1)到煤层(3)下部不透水基岩(4)打深孔，再用高压把浆液灌注到孔洞周围的孔隙或裂隙中，这些浆液将孔隙或裂隙周边土层或岩层连成一个圆柱型不透水体，合适的孔距使得这些圆柱型不透水体连接形成一道完整的挡水帷幕，以达防渗的目的，疏干帷幕范围内待采煤层上部的地下水，开采待采煤层，如果本范围内含有两个以上煤层，可逐一开采，所述浆液的胶凝材料是水泥浆，高分子化学溶液或水泥粘土浆液。
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