CN104481540A - 一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，包括以下步骤：1）在采煤工作面回风巷顺槽每隔50-60米开设钻场，在采空区裂隙带区域定向打一排高位钻孔；2）采用袋装双料马丽散封孔袋固定瓦斯抽放管并注水泥浆的方法封住高位钻孔，同时连接抽放管路；3）待采煤工作面回采至钻场10-15米距离时，停止抽采瓦斯；4）将高位钻外的瓦斯抽放管切割掉，并依次向高位钻孔内注入水泥水玻璃，注浆结束后堵住孔口；5）待全部注浆结束后，并在采煤工作面回采至该钻场时连接下一个钻场内的高位钻孔抽采瓦斯；本发明通过对高位钻孔的重复利用，能够降低采空区瓦斯涌出、降低采空区火灾危害、控制地表沉陷、减少工作面漏风等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤炭开采领域，具体是一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法。
背景技术
我国高瓦斯矿井很多，且多数为井工开采，在煤炭井下采煤过程中，多数高瓦斯煤矿都遇到了工作面上隅角瓦斯超限、采空区火灾和采空区地表沉陷的现象，严重制约着煤矿的高效开采，如何经济高效的治理这些采矿过程中的危害是一个技术难题。
我国矿井“三下”压煤量约140亿吨，所述的“三下”指的是建筑物下、铁路下和水体下采煤方法。其中建筑物下煤矿大约90亿吨，如何合理的开采建筑物下的煤体、并且能较少地因地表沉降造成建筑物的损害，如何保证开采影响范围内的建筑物和铁路不致遭到破坏、开采范围内的水体不致大量涌入井下而发生突水事故，如何减少开采对保护对象的有害影响，还没有有效解决。
目前大多数方法是充填开采，大都因成本过高而不能推广，并且此方法常常出现采空区瓦斯涌出、发生采空区火灾危害、地表沉陷、工作面漏风等灾害性问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，能够降低采空区瓦斯涌出、降低采空区火灾危害、控制地表沉陷、减少工作面漏风等灾害性问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，包括以下步骤，
1）在采煤工作面回风巷顺槽每隔50-60米开设一个钻场，由钻场向采空区上方的采空区裂隙带区域定向打一排高位钻孔；所述的高位钻孔的终孔位置等高，终孔位置的高度在采空区裂隙带的中下部、并且在垂直于回风巷顺槽的一条直线上，相邻孔尾之间的距离相等；
2）采用袋装双料马丽散封孔袋固定瓦斯抽放管并注水泥浆的方法封住高位钻孔，同时连接抽放管路，以抽取采空区裂隙带内的瓦斯；
3）待采煤工作面回采至钻场10-15米距离时，停止抽采瓦斯；
4）将高位钻孔外的瓦斯抽放管切割掉，并利用矿用混凝土泵车依次向每个高位钻孔内注入水泥水玻璃速凝材料，注浆压力为3 Mpa -5Mpa，每个高位钻孔注浆结束后用棉纱堵住孔口；
5）待全部注浆结束后，清洗矿用混凝土泵车，并在采煤工作面回采至该钻场时连接下一个钻场内的高位钻孔抽采裂隙带的瓦斯，重复步骤1）、2）、3），继续下一个循环的作业，直至该工作面回采结束，使采空区形成多个分割充填条带。
所述的高位钻孔的直径为94mm或110mm，孔位间距为12-15m。
所述的填入高位钻孔中的瓦斯抽放管的直径为72-78mm。
所述的步骤4）中水泥的水灰比为1、水玻璃的波美度为39Be'、水泥水玻璃的体积比为1:1，初凝时间60s，终凝时间180s。
所述的每个高位钻孔的总注浆量为5-10m3。
与现有的填充方法相比：本发明通过对高位钻孔的重复利用，即可以利用高位钻孔解决在采煤过程中采空区向工作面瓦斯涌出的问题，又可以对即将“报废”的高位钻孔加以利用，通过注入廉价的水泥、水玻璃材料，将采空区进行条带灌浆充填，注浆材料从裂隙带流出并向下部裂缝灌入且迅速凝固，能有效将钻孔孔尾以下的裂隙带和冒落袋中的裂缝进行有效的充填，通过数个高位钻孔的注浆能将固结的岩体连接成一个条带，对采空区起到分割作用；
既能减少漏风和采空区遗煤自燃发火向工作面涌出危险气体的危害，又能减少地表的沉降，同时还能有效的减少上临近层瓦斯通过采空区裂隙带向工作面涌出，为一种经济、高效、相对简单的控制采矿危害的方法。
附图说明
图1是本发明结构主视图；
图2是本发明结构侧视图。
图中：1、采煤工作面，2、钻场，3、高位钻孔，4、采空区，5、采空区冒落袋，6、采空区裂隙带，7、进风巷，8、回风巷。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，以山西某煤矿工作面为例，该煤矿工作面长度为120米，煤层厚度为4.2米，采用“U”型通风方式，回采期间工作面上隅角瓦斯超限频繁，同时伴随采空区火灾危害，地表沉降和地表裂缝现象明显，图中：采空区冒落带5指的是采煤过后上部顶板石头砸落下了的岩体部分，它和采空区裂隙带6是照应的。
1)首先在采煤工作面1回风顺槽每隔50-60米开设一个钻场2，由钻场2向采空区4上方采空区裂隙带6区域定向打一排共8个高位钻孔，根据冒落袋和导气带的高度经验计算公式，根据冒落袋的高度经验计算公式H=M/(K-1)cosα,其中M为煤层厚度m；K上覆岩层碎涨系数；α为煤层倾角；可以算得：
冒落袋高度高为16.88米，根据煤层倾角、钻孔长度、工作面周期来压步距、顶板岩性等，最终确定高位钻孔3的孔尾高度为24米，高位钻孔3的终孔位置等高，终孔位置的高度在采空区裂隙带6的中下部，并且在垂直于回风巷8顺槽的一条直线上，相邻孔尾之间的距离近似为15米, 高位钻孔的直径为90-100mm，孔位间距为12-15m，进风巷7是和回风巷8相照应；
2）采用袋装双料马丽散封孔袋固定瓦斯抽放管，同时插入一根注浆管并注水泥浆的方法封孔，封孔深度为8米，并连接抽放管路，瓦斯抽放管的直径为72-78mm，以抽取采空区裂隙带6内的瓦斯, 袋装双料马丽散或者聚氨酯指的是一种封孔材料，和水泥共同使用封孔用的；
3）待采煤工作面1回采至钻场10-15米距离时，停止抽采裂隙带内的瓦斯；
4）将高位钻孔3外的瓦斯抽放管切割掉，并利用矿用混凝土泵车依次向每个高位钻孔3内注入水灰比为1:1的水泥浆，同时伴注波美度为39Be'的水玻璃材料，注浆压力为5Mpa，单孔注浆量共计8m3,注浆结束后用棉纱堵住高位钻孔3；
5）全部钻孔注浆结束后，清洗矿用混凝土泵车，并在采煤工作面1回采至该钻场2时连接下一个钻场内的高位钻孔3抽采采空区裂隙带6内的瓦斯，重复步骤1）、2）、3），继续下一个循环的作业，直至该采煤工作面1回采结束，使采空区4形成多个分割充填条带。
通过以上步骤，本发明通过注入廉价的水泥、水玻璃材料，将采空区4进行条带灌浆充填，注浆材料从采空区裂隙带6流出并向下部裂缝灌入且迅速凝固，能有效将高位钻孔3孔尾以下的采空区裂隙带6和采空区冒落袋5中的裂缝进行有效的充填，通过数个高位钻孔3的注浆能将固结的岩体连接成一个条带，对采空区4到分割作用；
既能减少漏风和采空区4遗煤自燃发火向采煤工作面1涌出危险气体的危害，又能减少地表的沉降，同时还能有效的减少上临近层瓦斯通过采空区裂隙带6向工作面涌出，为一种经济、高效、相对简单的控制采矿危害的方法。
Claims (5)
1.一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在采煤工作面（1）回风巷（8）顺槽每隔50-60米开设一个钻场（2），由钻场（2）向采空区（4）上方的采空区裂隙带（6）区域定向打一排高位钻孔（3）；所述的高位钻孔（3）的终孔位置等高，终孔位置的高度在采空区裂隙带（6）的中下部、并且在垂直于回风巷（8）顺槽的一条直线上，相邻孔尾之间的距离相等；
2）采用袋装双料马丽散封孔袋固定瓦斯抽放管并注水泥浆的方法封住高位钻孔（3），同时连接抽放管路，以抽取采空区裂隙带（6）内的瓦斯；
3）待采煤工作面（1）回采至钻场（2）10-15米距离时，停止抽采瓦斯；
4）将高位钻孔（3）外的瓦斯抽放管切割掉，并利用矿用混凝土泵车依次向每个高位钻孔（3）内注入水泥水玻璃速凝材料，注浆压力为3 Mpa -5Mpa，每个高位钻孔（3）注浆结束后用棉纱堵住孔口；
5）待全部注浆结束后，清洗矿用混凝土泵车，并在采煤工作面（1）回采至该钻场（2）时连接下一个钻场内的高位钻孔（3）抽采裂隙带的瓦斯，重复步骤1）、2）、3），继续下一个循环的作业，直至该采煤工作面（1）回采结束，使采空区（4）形成多个分割充填条带。
2.根据权利要求1所述的一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，其特征在于，所述的高位钻孔（3）的直径为94mm或110mm，孔位间距为12-15m。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，其特征在于，所述的填入高位钻孔（3）中的瓦斯抽放管的直径为72-78mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，其特征在于，所述的步骤4）中水泥的水灰比为1、水玻璃的波美度为39Be'、水泥水玻璃的体积比为1:1，初凝时间60s，终凝时间180s。
5.根据权利要求2所述的一种利用高位钻孔注浆控制多种煤矿开采灾害的方法，其特征在于，所述的每个高位钻孔（3）的总注浆量为5-10m3。
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