CN105114029A - 一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，包括以下步骤：步骤一：巷道掘进过程揭露封闭不良钻孔后，掘出一个半筒形的封闭不良钻孔后抵空间，清理封闭不良钻孔周围的施工环境。步骤二：准备圆筒状的刚性收水筒，收水筒把封闭不良钻孔完全包裹起来；步骤三：在收水筒上设置注浆管和排水管，打开排水管放水；步骤四：在封闭不良钻孔前端砌挡水墙，墙内浇筑混凝土，将收水筒与墙体连成整体。步骤五：混凝土有强度后，停止放水，向收水筒内注浆，注浆结束后完成堵水工作。本发明封闭不良钻孔的堵水方法安全可靠、工程量小、工程成本低、施工时间短。

Description

一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法

技术领域

本发明属于矿井防治水技术领域，具体涉及一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法。

背景技术

煤矿矿井在巷道掘进中，有时会揭露封闭不良钻孔。封闭不良钻孔分为两种，一种是钻孔内没有套管且钻孔内未被封孔的水泥浆充分充填固结，一种是钻孔内有套管但套管外壁与钻孔岩层之间的环状间隙未被水泥浆完全固结充填。由于钻孔未被完全封堵，因此巷道掘进揭露封闭不良钻孔时，顶底板含水层中水的会通过钻孔喷向巷道空间，造成钻孔突水，此时需要对突水进行封堵。

目前封闭不良钻孔的常规堵水方法挡水墙堵水法，如图1和图2所示，该方法在钻孔外侧的巷道处施工可承受水压的挡水墙，挡水墙底部有排水管，上部有注浆管，施工时保持挡水墙下部排水管的畅通，使突水通过排水管外泄，挡水墙施工完毕后关闭排水管，从墙外通过注浆管向墙内注浆，浆液逐渐填满墙内空间后再顺着孔口向巷道顶底板钻孔延伸，最后将钻孔水堵死。由于挡水墙既要能承受钻孔水的水压，又要承受注浆时浆液的注浆压力，因此挡水墙必须既要有一定的厚度，还要有一定的嵌岩深度，且挡水墙处的围岩及煤层还要完整坚硬，不能破碎松软。

现有方法的缺点是，挡水墙内侧迎水面直接承受从侧面来的水压及注浆压力，因此的墙体厚度和嵌岩深度要足够大，当钻孔水压高时一道挡水墙耐压程度不够，还要施工两道挡水墙，两墙之间充填矸石等物，通过注浆将其凝固与巷道及两墙形成一个整体。本方法总体上开挖墙基、浇筑混凝土及注浆充填墙内体积的工程量大，挡水墙工程成本高，整个堵水施工的时间长。

发明内容

本发明提供一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，解决现有矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法存在的工程量大、工程成本高及堵水时间长等问题。

本发明的技术方案为：

1.一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，包括以下步骤：

步骤一：巷道掘进过程揭露封闭不良钻孔后，在巷道掘进面掘出一个半筒形的封闭不良钻孔后抵空间，清理封闭不良钻孔周围的煤层、岩石等杂物，安装排水设施，保证工作现场无积水；

步骤二：准备圆筒状的刚性收水筒，收水筒把封闭不良钻孔完全包裹起来；

步骤三：在收水筒上部设置不少于一根注浆管，在收水筒下部设置不少于一根排水管；打开排水管的排水管阀，排放封闭不良钻孔中的水；

步骤四：在封闭不良钻孔前端巷道的巷道顶板、巷道底板和巷道两帮上环状开挖墙基，在墙基内砌挡水墙，向墙内充填空间浇筑混凝土，混凝土将收水筒浇筑在墙体内；墙体外预留与注浆管和排水管连接的注浆接口和排水接口；

步骤五：待挡水墙内的混凝土有强度后，关闭排水管阀，打开注浆管的注浆管阀，通过注浆接口向收水筒内注浆，注浆结束后完成堵水工作。

所述的收水筒包括多个半筒状的钢构件，每两个钢构件对扣组成一个收水筒单元，多组收水筒单元纵向叠置组成收水筒，收水筒下部设置不少于1个收水筒排水口，收水筒上部设置不少于1个收水筒注浆口；收水筒排水口和收水筒注浆口分别与排水管和注浆管连接。

所述钢构件的厚度不小于10mm。

步骤一中所述半筒形的封闭不良钻孔后抵空间的掘进深度为不小于0.5m。

所述多组钢构件对扣时，其对接缝所连接的平面与巷道两帮平面平行。

所述收水筒的内径是通径或异径。

所述收水筒的设置角度为垂直、倾斜或垂直与倾斜的组合。

本发明的有益效果：

1）本发明的挡水墙受力状况改善，挡水墙受到的压力小、方向分散且有巷道支撑。传统的挡水墙是墙外单面临空，墙体内侧承受压力，墙体受力面积和巷道面积相同，承受的压力高，且水压垂直作用于墙体立面。本发明墙体承受是组成圆筒的两个半圆钢构件向外的膨胀力，该力量首先受到半圆装置的约束，力量不是单一的单侧受力，而是圆形向外的分散力。一方面，圆桶内侧面积小，远小于挡水墙面积，受到的压力小且自身连接件能抵抗一部分压力；另一方面，由于半筒状的钢构件对扣时的对接缝平面与巷道两帮围岩面平行，该力量向外传递到混凝土墙体后会受到两侧巷道的约束，两帮巷道围岩会给混凝土墙体一个支撑力。因此，本发明挡水墙墙体承受的水压力和注浆压力要远小于传统的挡水墙，且受力的方向分散，两帮巷道能提供支撑作用；

2）本发明的挡水墙厚度小，墙基开挖和墙体混凝土浇筑的工程量小，墙体后充填注浆量小。由于采用本发明后挡水墙墙体受到的压力小、方向分散且能利用巷道两帮围岩支撑作用，因此墙体的厚度远小于一般的挡水墙，墙基开挖和墙体浇筑的混凝土工程量要比传统挡水墙工程量小；

3）本发明挡水墙直接与收水筒连接，墙背无需支模，墙后无需充填。传统的挡水墙对墙体选址要求高，同时为了避免混凝土浇筑中受水流影响，墙体和钻孔之间要保持一定距离，浇筑混凝土时墙体内侧需要支模，墙后的空间最终需要用浆液充填。本发明挡水墙直接浇筑在收水筒上，既没有需注浆充填的空间同时收水筒还能起到模板的作用，至于收水筒内需要注浆充填的部分因体积小则可忽略不计；

4）本发明施工速度快，堵水工期短。圆筒形钢质收水装置收水筒组件可在井下施工的同时，在地面的车间里快速同步完成，不占用堵水时间。由于本发明的挡水墙墙体厚度小，墙基开挖和混凝土浇筑工程量小，墙后不需要注浆，因此本方法比纯粹的挡水墙堵水法施工速度快，施工效率高，工程工期短；

5）本发明工程成本低。钢质收水筒的成本主要是材料成本和加工成本，其运输和安装成本很小。在井下作业环境中，成本更高费用更大的是墙基开挖和墙体混凝土的制作、运输、浇筑，以及墙体与钻孔之间浆液充填。简单比较可知，本发明的堵水成本比传统的修建挡水墙要低很多。

附图说明

图1是公知技术中一种挡水墙堵水方法的示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是本发明的堵水装置及实施堵水方法的示意图；

图4是图3的A向视图；

图中，1.封闭不良钻孔，2.孔内套管，3.收水筒，4.收水筒单元两端接缝，5.收水筒排水口，6.收水筒注浆口，7.排水管，8.注浆管，9.挡水墙，10.巷道掘进面，11.巷道顶板，12.巷道底板，13.巷道两帮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明，如图3和图4所示的一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其步骤包括：

1）巷道掘进中发现封闭不良钻孔1突水后，安装排水设施，保证工作现场有足够的排水能力、无积水；清理封闭不良钻孔1处的煤层或岩石等杂物，巷道掘进面10掘出一个约0.5m的半圆形后抵空间；

2）在地面车间制作收水筒3，收水筒3包括多个厚度不小于10mm的半筒状钢构件；每两个钢构件可以对扣组成一个收水筒单元，多组收水筒单元纵向叠置组成收水筒3，收水筒3的上端通过收水筒注浆口6设置有与收水筒3连通的多根注浆管8，收水筒的下端通过收水筒排水口5设置有与收水筒3连通的多根排水管7。排水管7外端头设置有排水管阀和排水接口，注浆管8外端头设置有注浆管阀和注浆接口。

将收水筒3制作完成后运至井下，将每两个半筒状的钢构件围绕封闭不良钻孔1对扣固定，多组收水筒单元上下相连组装，收水筒3呈筒状把封闭不良钻孔1完全包裹起来；要求收水筒3的上下缘和巷道的顶底板接触，所述多组钢构件对扣时，其对接缝所连接的平面与巷道两帮13平面平行。

3）将排水管7与收水筒3下部收水筒排水口5连接、注浆管8与收水筒3上部收水筒注浆口6连接，打开排水管阀将封闭不良钻孔中的水通过排水接口排出；排水管7和注浆管8视封闭不良钻孔1水量大小可设置多个；

4）在封闭不良钻孔1前端巷道的巷道顶板11、巷道底板12、巷道两帮13上环状开挖墙基，砌挡水墙9，向墙内充填空间浇筑混凝土，墙体浇筑混凝土时混凝土将收水筒3与墙体连成整体，同时排水管7和注浆管8也浇筑在墙体内；排水管阀、排水接口和注浆管阀、注浆接口预留在墙体外；

5）挡水墙9内的混凝土有强度后，关闭排水管阀，打开注浆管阀，通过注浆接口向收水筒3及孔内套管2之间的空间内注浆，注浆结束后完成堵水工作。

需要说明，矿井巷道掘进揭露的封闭不良钻孔1以垂直穿过巷道顶板11和巷道底板12的垂直孔居多，上述方法主要针对这种情况，此时收水筒3是直立的，但不必一定是通径，施工中可以根据需要钻孔水量和水压改变收水筒3上下如一的直筒形。

若封闭不良钻孔1不是穿过巷道顶板11和巷道底板12的直孔而是斜穿过巷道顶板11和巷道底板12的角度较大的斜孔，则收水筒3可以为组装而成的可变径的斜筒。或者根据巷道揭露情况可使用两个垂直收水筒3砌墙堵水，此时的收水筒上下端可用钢板封闭一个。若封闭不良钻孔1为巷道顶板11、巷道底板12或迎头单侧揭露的斜孔，则收水筒3可采用直筒段加斜筒段的方法，上下端的另一端同样可用钢板加盖封闭。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：巷道掘进过程揭露封闭不良钻孔（1）后，在巷道掘进面（10）掘出一个半筒形的封闭不良钻孔后抵空间，清理封闭不良钻孔（1）周围的煤层、岩石等杂物，安装排水设施，保证工作现场无积水；

步骤二：准备圆筒状的刚性收水筒（3），收水筒（3）把封闭不良钻孔（1）完全包裹起来；

步骤三：在收水筒（3）上部设置不少于一根注浆管（8），在收水筒（3）下部设置不少于一根排水管（7）；打开排水管（7）的排水管阀，排放封闭不良钻孔（1）中的水；

步骤四：在封闭不良钻孔（1）前端巷道的巷道顶板（11）、巷道底板（12）和巷道两帮（13）上环状开挖墙基，在墙基内砌挡水墙（9），向墙内充填空间浇筑混凝土，混凝土将收水筒（3）浇筑在墙体内；墙体外预留与注浆管（8）和排水管（7）连接的注浆接口和排水接口；

步骤五：待挡水墙（3）内的混凝土有强度后，关闭排水管阀，打开注浆管（8）的注浆管阀，通过注浆接口向收水筒（3）内注浆，注浆结束后完成堵水工作。

2.根据权利要求1所述的矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其特征在于：所述的收水筒（3）包括多个半筒状的钢构件，每两个钢构件对扣组成一个收水筒单元，多组收水筒单元纵向叠置组成收水筒（3），收水筒（3）下部设置不少于1个收水筒排水口（5），收水筒上部设置不少于1个收水筒注浆口（6）；收水筒排水口（5）和收水筒注浆口（6）分别与排水管（7）和注浆管（8）连接。

3.根据权利要求2所述的矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其特征在于：所述钢构件的厚度不小于10mm。

4.根据权利要求3所述的矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其特征在于：步骤一中所述半筒形的封闭不良钻孔后抵空间的掘进深度为不小于0.5m。

5.根据权利要求4所述的矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其特征在于：所述多组钢构件对扣时，其对接缝所连接的平面与巷道两帮（13）平面平行。

6.根据权利要求5所述的矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其特征在于：所述收水筒（3）的内径是通径或异径。

7.根据权利要求6所述的矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，其特征在于：所述收水筒（3）的设置角度为垂直、倾斜或垂直与倾斜的组合。