一种井上下联合区域性注浆方法
技术领域
本发明涉及一种注浆方法,特别涉及浅埋深、近水平、近距离煤层群开采超大采空区的井上下联合区域性注浆方法。
背景技术
煤炭自燃火灾是我国矿井主要灾害之一,受自燃火灾威胁的矿井约占矿井总数的70%,煤矿火灾事故不但会产生大量有毒有害气体,严重威胁井下作业人员的生命安全,因火灾引发的煤尘、瓦斯爆炸等次生灾害更为严重。据不完全统计,自2000年以来,全国发生内因火灾造成人员伤亡事故65起,造成人员死亡804人,其中由于内因火灾引发的瓦斯爆炸事故18起,死亡461人。
我国西部矿区如宁煤、神东部分矿井具有浅埋深、近距离煤层群赋存特点,煤层近似水平,回采后形成大面积多层复合采空区,裂隙上下沟通甚至直达地表,本层漏风、层间漏风和地表漏风等多层复合采空区漏风过程趋于复杂化,各层均具有自然发火可能性。在各煤层层间距近、采空区范围大、工作面联巷多且巷道密闭以砖石材料为主受矿压作用下易压裂等条件下,漏风规律难以掌握,整个井田范围内有可能出现氧化自热高温点,当发生自燃时,高温点往往不止一个,而是多个地点同时或先后产生煤炭自然发火现象。
多年来,宁煤、神东矿区在本煤层开采时采用以快治火(快掘、快安、快采、快撤、快闭),本煤层开采防火效果较好,各煤层采空区均未采取注浆、注氮等防治自然发火的措施,给下部煤层的开采时留下了上覆采空区自然发火隐患。
目前,我国注浆惰化技术形成了以地面固定式制浆系统为主体,辅以井下移动式注浆系统的矿井惰化体系,已成为开采易自燃煤层和采用放顶煤开采自燃煤层矿井主要的防灭火技术手段之一,某些矿区注浆实施工艺突破传统的采空区埋管注浆方式,实现了顶板走向钻孔注浆、穿层钻孔注浆、地面打钻注浆等多种注浆方式,同时在重点区域注浆时,在泥浆中加入阻化剂等,取得了良好的效果。但对于宁煤、神东矿区煤层近水平赋存、井田范围大、工作面走向长,导致地面固定注浆系统倍线过大,注浆扩散半径小,预防性注浆效果差,加之传统的注浆防灭火方式需要对制浆、输浆系统进行超大规模设计,且受浆液流动性影响,无法实现采空区的大范围覆盖,给防灭火工作留下隐患。
“两道两线”采动裂隙“O”形圈为复合采空区的主要漏风通道,是自然发火防控的重点区域。对宁煤、神东矿区煤层采空区进行预注浆,可以有效封堵漏风(包括封堵上下采空区间的裂隙)、惰化遗煤,而且时效较长,有利于减少上覆采空区对本煤层的影响以及下层煤的安全开采。为杜绝浅埋深、近距离煤层群开采下超大采空区发生自然发火事故,有必要实施预注浆工程,科学划分注浆范围,合理确定注浆区域,以实现按需注浆,优化井上下联合区域性的注浆工艺,解决浆液管道长距离输送难题。
具体来说,在从地面向上覆采空区开切眼注浆工程中,在一次性打注浆孔时弯曲下沉带或/和进入裂隙带处出现塌孔,在浅埋深、近水平、近距离煤层群开采超大采空区时局部本煤层开切眼等注浆区注浆,无法消除上覆采空区发火及本煤层发火,影响本煤层开采,无法有效预防采空区遗煤自然发火,同时注浆量不能有效控制,造成浪费或不够,影响工程进度。
发明内容
本发明的目的是避免开采本层煤时上覆采空区发生自然发火事故和开采下层煤时本煤层采空区发生自然发火事故,提供浅埋深、近水平、近距离煤层群开采的超大采空区井上下联合区域性注浆方法。
为了解决现有技术存在的问题,本发明采用的技术方案是提供了一种井上下联合区域性注浆方法,包括①首先,获取上覆采空区开切眼注浆区走向长度Ltd,为工作面开切眼位置至工作面采高调整结束之间的距离,一般在20-100米,上覆采空区开切眼注浆区倾向长度Lsd,特征在于:按以下公式计算注浆量:
需土量计算:
式中:Q 土 ——需土量,米3;
——富余系数,考虑与邻近采空区连通情况、泥浆收缩系数等综合影响,该系数应根据各矿井工作面实际情况确定,取值范围为1-1.5;
——顶煤厚度,米;
——碎胀系数;
——注浆区走向长度,米,取=Ltd;
——注浆区倾向长度,米,取=Lsd;
——孔隙率;
p——泥浆制成率系数;
需水量按式计算:
式中:——需水量,米3;
——冲刷管路防止堵塞涌水量的备用系数;
——土水比的倒数;
确定上覆采空区开切眼总注浆量Qz=Q土+;
计算上覆采空区开切眼注浆孔数:
N=int(Lsd/2r)+1+1
式中:N——上覆采空区开切眼注浆孔数,个;
Lsd——上覆采空区开切眼注浆区长度,米;
r——上覆采空区开切眼注浆孔注浆扩散半径,米,一般在40-60米;
在上覆采空区开切眼注浆区倾向长度Lsd两端各布置一个钻孔,其余钻孔等距设置于两个钻孔之间,计算上覆采空区开切眼每个注浆孔注浆量q每=Qz/N,当弯曲下沉带深度hw≤5米时,自地面打一裂隙带钻孔,深度至基岩下hj=(1/80-1/30)h1,h1为裂隙带深度,下一裂隙带套管,裂隙带钻孔与裂隙带套管之间注入水泥砂浆后,在裂隙带套管内再打一冒落带钻孔,深度至顶煤,下一冒落带套管,深度至距离顶煤hd,hd=hm/10-hm/5,hm为冒落带高度,在裂隙带套管与冒落带套管之间注入水泥砂浆后,由地面从冒落带套管向上覆采空区开切眼注浆,每个注浆孔注浆量为q每。
其中:当弯曲下沉带深度hw>5米时,自地面打一弯曲下沉带钻孔,深度hj=(10%-30%)hw,下一弯曲下沉带套管,在弯曲下沉带套管内打一裂隙带钻孔,深度至基岩下hj=(1/80-1/30)h1,h1为裂隙带深度,下一裂隙带套管,弯曲下沉带套管与裂隙带套管之间注入水泥砂浆后,在裂隙带套管内再打一冒落带钻孔,深度至顶煤,下一冒落带套管,深度至距离顶煤hd=hm/10-hm/5,hm为冒落带高度,在裂隙带套管与冒落带套管之间注入水泥砂浆后,由地面从冒落带套管向上覆采空区开切眼注浆,注浆量q每,对每个上覆采空区开切眼注浆孔注浆。
其中:②获取本煤层开切眼处注浆区走向长度Ltk,为从工作面开切眼位置至工作面采高调整结束之间的距离,一般在20-100米,开切眼处注浆区倾向长度Lsk,为工作面倾向长度,主运顺槽靠近切眼处注浆区走向长度Ltyk,为工作面走向长度的1/20~1/10,主运顺槽靠近切眼处注浆区倾向长度Lsyk,为主运顺槽宽度的1~1.5倍,回风顺槽靠近切眼处注浆区走向长度Lthk,为工作面走向长度的1/20~1/10,回风顺槽靠近切眼处注浆区倾向长度Lshk,为回风顺槽宽度的1~1.5倍,主运顺槽靠近停采线处注浆区走向长度Ltyt,为工作面走向长度的1/20~1/10,主运顺槽靠近停采线处注浆区倾向长度Lsyt,为主运顺槽宽度的1~1.5倍,回风顺槽靠近停采线处注浆区走向长度Ltht,为工作面走向长度的1/20~1/10,回风顺槽靠近停采线处注浆区倾向长度Lsht,为回风顺槽宽度的1~1.5倍,停采线处注浆区走向长度Ltt,为工作面调整采高开始位置至工作面停采线之间的距离,一般在20-50米,停采线处注浆区倾向长度Lst,为工作面倾向长度,开切眼处顶煤厚度Hk,停采线处顶煤厚度Hs,两顺槽处顶煤厚度Hc,按以下公式计算注浆量:
需土量计算:
式中:Q 土 ——需土量,米3;
主要当取=Ltk,=Lsk,=Hk/2时,Q 土 为开切眼处注浆需土量Q土k;
主要当取=Ltyk,=Lsyk,=Hc时,Q 土 为主运顺槽靠近切眼处注浆需土量Q土zk;
主要当取=Lthk,=Lshk,=Hc时,Q 土 为回风顺槽靠近切眼处注浆需土量Q土hk;
主要当取=Ltyt,=Lsyt,=Hc时,Q 土 为主运顺槽靠近停采线处注浆需土量Q土zt;
主要当取=Ltht,=Lsht,=Hc时,Q 土 为回风顺槽靠近停采线处注浆需土量Q土ht;
主要当取=Ltt,=Lst,=Hs/2时,Q 土 为停采线处注浆需土量Q土t;
——富余系数,考虑与邻近采空区连通情况、泥浆收缩系数等综合影响,该系数应根据各矿井工作面实际情况确定,取值范围为1-1.5;
——顶煤厚度,米;
——碎胀系数;
——注浆区走向长度,米;
——注浆区倾斜长度,米;
——孔隙率;
p——泥浆制成率系数;
需水量按式计算:
式中:——需水量,米3;
主要当取Q 土 =Q土k时,为开切眼处注浆需水量Q水k;
主要当取Q 土 =Q土zk时,为主运顺槽靠近切眼处注浆需水量Q水zk;
主要当取Q 土 =Q土hk时,为回风顺槽靠近切眼处注浆需水量Q水hk;
主要当取Q 土 =Q土zt时,为主运顺槽靠近停采线处注浆需水量Q水zt;
主要当取Q 土 =Q土ht时,为回风顺槽靠近停采线处注浆需水量Q水ht;
主要当取Q 土 =Q土t时,为停采线处注浆需水量Q水t;
——冲刷管路防止堵塞涌水量的备用系数;
——土水比的倒数;
确定本煤层开切眼处注浆量Qzk=Q土k+Q水k;
主运顺槽靠近切眼处注浆量Qzzk=Q土zk+Q水zk;
回风顺槽靠近切眼处注浆量Qzhk=Q土hk+Q水hk;
主运顺槽靠近停采线处注浆量Qzzt=Q土zt+Q水zt;
回风顺槽靠近停采线处注浆量Qzht=Q土ht+Q水ht;
停采线处注浆量Qzt=Q土t+Q水t;
根据以下公式计算本煤层开切眼处布置浆液释放口数:
Ngk=int(Lsk/2R)+1+1
式中:Ngk——开切眼处布置浆液释放口数,个;
Lsk——开切眼处注浆区长度,米;
R——浆液释放口注浆扩散半径,米,一般R=5-15米;
根据以下公式计算本煤层其它不同部位布置浆液释放口数:
Ng=int(L/2R)+1
式中:Ng——浆液释放口数,个;
主要当取L=Lthk时,Ng为回风顺槽靠近切眼处浆液释放口数Nghk;
主要当取L=Ltht时,Ng为回风顺槽靠近停采线处浆液释放口数Nght;
L——注浆区长度,米;
R——浆液释放口11注浆扩散半径,米,一般5-15米;
根据以下公式计算本煤层其它不同部位布置注浆插管数:
Ng=int(L/Ll)+1
式中:Ng——注浆管数,个,
主要当取L=Ltyk时,Ng为主运顺槽靠近切眼处注浆插管数Ngzk;
主要当取L=Ltyt时,Ng为主运顺槽靠近停采线处注浆插管数Ngzt;
主要当取L=Lst=时,Ng为停采线处注浆插管数Ngt;
L——注浆区长度,米;
Ll——注浆插管处两个密闭间联巷长度,米;
在本煤层开切眼处注浆区长度Lsk两端各布置一个浆液释放口,其余浆液释放口等距设置于两个浆液释放口之间,计算开切眼处每个浆液释放口注浆量q每k=Qzk/Ngk,
在本煤层主运顺槽靠近切眼处注浆区长度Ltyk处等距设置Ngzk个注浆插管,主运顺槽靠近切眼处每个注浆插管注浆量q每zk=Qzzk/Ngzk,
在本煤层回风顺槽靠近切眼处注浆区长度Lthk处等距设置Nghk个浆液释放口,回风顺槽靠近切眼处每个浆液释放口注浆量q每hk=Qzhk/Nghk,
在本煤层主运顺槽靠近停采线处注浆区长度Ltyt处等距设置Ngzt个注浆插管,主运顺槽靠近停采线处每个注浆插管注浆量q每zt=Qzzt/Ngzt,
在本煤层回风顺槽靠近停采线处注浆区长度Ltht处等距设置Nght个浆液释放口,回风顺槽靠近停采线处每个浆液释放口注浆量q每ht=Qzht/Nght,
在本煤层停采线处注浆区长度Lst处等距设置Ngt个注浆插管,停采线处每个注浆插管注浆量q每t=Qzt/Ngt,
工作面回采前,本煤层开切眼处预先埋设注浆支管、带注浆释放口的注浆管路,工作面回采时,在回风顺槽内,回风顺槽靠近切眼处注浆区预先埋设注浆埋管,回风顺槽靠近停采线处注浆区预先埋设注浆埋管,通过密闭墙引出至注浆站,在回撤通道联巷密闭处布设注浆插管,在主运顺槽靠近切眼处注浆区从辅运顺槽两个联巷间密闭布设注浆插管,在主运顺槽靠近停采线处从辅运顺槽两个联巷间密闭布设注浆插管后,通过注浆主管路连接至注浆站,通过注浆站,对回采过的注浆区域进行注浆。
其中:注浆材料用黄土时,黄土性能指标为:含水率小于8%,土质粘度为非粘性,不含助燃和可燃材料,粒度直径不大于2毫米,粒度小于1毫米占总量的比例不低于70%,含矸石量不得超过5%,相对密度2.4-2.8,塑性指数9-14,胶体混合物含量20%-25%,含砂量25%-30%,易脱水并具有稳定性,一般浆液土水比为1:3-1:5,在夏季时,可取1:3-1:4,冬季时,可取1:4-1:5。
其中:注浆材料还可用山沙或粉煤灰或矿井矸石或尾矿或页岩,水泥砂浆规格为M10,冒落带套管焊缝焊接等级不小于Ⅲ级。
本发明的有益效果在于:本发明解决了从地面向上覆采空区开切眼注浆,在打注浆孔时弯曲下沉带或/和进入裂隙带处出现塌孔的问题,在浅埋深、近水平、近距离煤层群开采超大采空区时结合本煤层开切眼等注浆区注浆,消除了上覆采空区发火及本煤层发火,影响本煤层及下层煤开采的隐患,用技术方法达到了预防采空区遗煤自然发火的目标,注浆量得到有效控制,方法操作简单、安全可靠,效果好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明;
图1本发明地面注浆钻孔弯曲下沉带深度hw≤5米时结构示意图;
图2本发明地面注浆钻孔弯曲下沉带深度hw>5米时结构示意图;
图3本发明上覆采空区开切眼处注浆示意图;
图4本发明本煤层采空区注浆示意图;
图5本发明A-A剖面示意图。
图中:1.冒落带护管,2.裂隙带护管,3.注浆套管,4.主运顺槽,5.辅运顺槽,6.回风顺槽,7.注浆主管路,8.注浆支管路,9.注浆插管,10.注浆埋管,11.浆液释放口,12.地面注浆钻孔,13.注浆站,31.水泥砂浆,32.顶煤,331.裂隙带钻孔,332.冒落带钻孔。
具体实施方式
实施例一
参见图1、图3、图4、图5,一种井上下联合区域性注浆方法,包括①首先,获取上覆采空区开切眼注浆区走向长度Ltd米,为工作面开切眼位置至工作面采高调整结束之间的距离,一般在20-100米,取Ltd=100米,上覆采空区开切眼注浆区倾向长度Lsd=300.8米,特征在于:按以下公式计算注浆量:
需土量计算:
式中:Q 土 ——需土量,米3,Q 土 =56722米3;
——富余系数,考虑与邻近采空区连通情况、泥浆收缩系数等综合影响,该系数应根据各矿井工作面实际情况确定,取值范围为1-1.5,取=1.1;
——顶煤32厚度,米,=3米;
——碎胀系数,取=1.3;
——注浆区走向长度,米,取=Ltd=100米;
——注浆区倾向长度,米,取=Lsd=300.8米;
——孔隙率,取=0.4;
p——泥浆制成率系数,取p=0.91;
需水量按式计算:
式中:——需水量,米3,=283611米3;
——冲刷管路防止堵塞涌水量的备用系数,取=1.25;
——土水比的倒数,取=4;
确定上覆采空区开切眼总注浆量Qz=Q土+=340334米3;
计算上覆采空区开切眼注浆孔数:
N=int(Lsd/2r)+1+1
式中:N——上覆采空区开切眼注浆孔数,个,N=4;
Lsd——上覆采空区开切眼注浆区长度Lsd,米,Lsd=300.8米;
r——上覆采空区开切眼注浆孔注浆扩散半径,米,一般在40-60米,取r=55米;
在上覆采空区开切眼注浆区倾向长度Lsd两端各布置一个钻孔,其余钻孔等距设置于两个钻孔之间,计算上覆采空区开切眼每个注浆孔注浆量q每=Qz/N=85084米3,当一地面钻孔弯曲下沉带深度hw=2.9米<5米,自地面打一裂隙带钻孔331,深度至基岩下hj=(1/80-1/30)h1米,h1为裂隙带深度125米,取hj=2米,下一裂隙带套管2,裂隙带钻孔311与裂隙带套管2之间注入水泥砂浆31后,在裂隙带套管2内再打一冒落带钻孔332,深度至顶煤,下一冒落带套管3,深度至距离顶煤hd米,hd=hm/10-hm/5,hm=15米,为冒落带高度,取hd=2米,在裂隙带套管2与冒落带套管3之间注入水泥砂浆31后,由地面从冒落带套管3向上覆采空区开切眼注浆,每个注浆孔注浆量为q每=85084米3,对每个上覆采空区开切眼注浆孔注浆。
其中:②获取本煤层开切眼处注浆区走向长度Ltk米,为从工作面开切眼位置至工作面采高调整结束之间的距离,一般在20-100米,取Ltk=30米,开切眼处注浆区倾向长度Lsk米,为工作面倾向长度300.8米,Lsk=300.8米,主运顺槽靠近切眼处注浆区走向长度Ltyk米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Ltyk=300米,主运顺槽靠近切眼处注浆区倾向长度Lsyk米,为主运顺槽宽度6米的1~1.5倍,取1.2倍,Lsyk=7.2米,回风顺槽靠近切眼处注浆区走向长度Lthk米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Lthk=300米,回风顺槽靠近切眼处注浆区倾向长度Lshk米,为回风顺槽宽度5.8米的1~1.5倍,取1.2倍,Lshk=6.96米,主运顺槽靠近停采线处注浆区走向长度Ltyt米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Ltyt=300米,主运顺槽靠近停采线处注浆区倾向长度Lsyt米,为主运顺槽宽度6米的1~1.5倍,取1.2倍,Lsyt=7.2米,回风顺槽靠近停采线处注浆区走向长度Ltht米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Ltht=300米,回风顺槽靠近停采线处注浆区倾向长度Lsht米,为回风顺槽宽度5.8米的1~1.5倍,取1.2倍,Lsht=6.96米,停采线处注浆区走向长度Ltt米,为工作面调整采高开始位置至工作面停采线之间的距离,一般在20-50米,取Ltt=30米,停采线处注浆区倾向长度Lst米,为工作面倾向长度,Lst=300.8米,开切眼处顶煤厚度Hk=1.97米,停采线处顶煤厚度Hs=2.07米,两顺槽处顶煤厚度Hc=2.77米,按以下公式计算注浆量:
需土量计算:
式中:Q 土 ——需土量,米3,
主要当取=Ltk=30米,=Lsk=300.8米,=Hk/2=1.97/2=0.985米时,Q 土 为开切眼处注浆需土量Q土k=5333米3;
主要当取=Ltyk=300米,=Lsyk=7.2米,=Hc=2.77米时,Q 土 为主运顺槽靠近切眼处注浆需土量Q土zk=3590米3;
主要当取=Lthk=300米,=Lshk=6.96米,=Hc=2.77米时,Q 土 为回风顺槽靠近切眼处注浆需土量Q土hk=3470米3;
主要当取=Ltyt=300米,=Lsyt=7.2米,=Hc=2.77米时,Q 土 为主运顺槽靠近停采线处注浆需土量Q土zt=3590米3;
主要当取=Ltht=300米,=Lsht=6.96米,=Hc=2.77米时,Q 土 为回风顺槽靠近停采线处注浆需土量Q土ht=3470米3;
主要当取=Ltt=30米,=Lst=300.8米,=Hs/2=2.07/2=1.035米时,Q 土 为停采线处注浆需土量Q土t=5604米3;
——富余系数,考虑与邻近采空区连通情况、泥浆收缩系数等综合影响,该系数应根据各矿井工作面实际情况确定,取值范围为1-1.5,取=1.05;
——顶煤厚度,米;
——碎胀系数,取=1.3;
——注浆区走向长度,米;
——注浆区倾斜长度,米;
——孔隙率,取=0.4;
p——泥浆制成率系数,取p=0.91;
需水量按式计算:
式中:——需水量,米3;
主要当取Q 土 =Q土k时,为开切眼处注浆需水量Q水k=26666米3;
主要当取Q 土 =Q土zk时,为主运顺槽靠近切眼处注浆需水量Q水zk=17950米3;
主要当取Q 土 =Q土hk时,为回风顺槽靠近切眼处注浆需水量Q水hk=17351米3;
主要当取Q 土 =Q土zt时,为主运顺槽靠近停采线处注浆需水量Q水zt=17950米3;
主要当取Q 土 =Q土ht时,为回风顺槽靠近停采线处注浆需水量Q水ht=17351米3;
主要当取Q 土 =Q土t时,为停采线处注浆需水量Q水t=28020米3;
——冲刷管路防止堵塞涌水量的备用系数,取=1.25
——土水比的倒数,取=4
确定本煤层开切眼处注浆量Qzk=Q土k+Q水k=31999米3;
主运顺槽靠近切眼处注浆量Qzzk=Q土zk+Q水zk=21540米3;
回风顺槽靠近切眼处注浆量Qzhk=Q土hk+Q水hk=21822米3;
主运顺槽靠近停采线处注浆量Qzzt=Q土zt+Q水zt=21540米3;
回风顺槽靠近停采线处注浆量Qzht=Q土ht+Q水ht=20822米3;
停采线处注浆量Qzt=Q土t+Q水t=33623米3;
根据以下公式计算本煤层开切眼处布置浆液释放口11数:
Ngk=int(Lsk/2R)+1+1
式中:Ngk——开切眼处布置浆液释放口11数,个,Ngk=17个;
Lsk——开切眼处注浆区长度,米,Lsk=300.8米;
R——浆液释放口11注浆扩散半径,米,一般R=5-15米,取R=10米;
根据以下公式计算本煤层其它不同部位布置浆液释放口11数:
Ng=int(L/2R)+1
式中:Ng——浆液释放口数,个;
主要当取L=Lthk=300米时,Ng为回风顺槽靠近切眼处浆液释放口11数Nghk=16个;
主要当取L=Ltht=300米时,Ng为回风顺槽靠近停采线处浆液释放口11数Nght=16个;
L——注浆区长度,米;
R——浆液释放口11注浆扩散半径,米,一般5-15米,取R=10米;
根据以下公式计算本煤层其它不同部位布置注浆插管9数:
Ng=int(L/Ll)+1
式中:Ng——注浆管数,个,
主要当取L=Ltyk=300米时,Ng为主运顺槽靠近切眼处注浆插管9数Ngzk=7个;
主要当取L=Ltyt=300米时,Ng为主运顺槽靠近停采线处注浆插管9数Ngzt=7个;
主要当取L=Lst=300.8米时,Ng为停采线处注浆插管9数Ngt=7个;
L——注浆区长度,米;
Ll——注浆插管9处两个密闭间联巷长度,米,一般Ll=50米,
在本煤层开切眼处注浆区长度Lsk两端各布置一个浆液释放口11,其余浆液释放口11等距设置于两个浆液释放口之间,计算开切眼处每个浆液释放口11注浆量q每k=Qzk/Ngk=1882米3,
在本煤层主运顺槽靠近切眼处注浆区长度Ltyk处等距设置Ngzk个注浆插管9,主运顺槽靠近切眼处每个注浆插管11注浆量q每zk=Qzzk/Ngzk=3077米3,
在本煤层回风顺槽靠近切眼处注浆区长度Lthk处等距设置Nghk个浆液释放口11,回风顺槽靠近切眼处每个浆液释放口11注浆量q每hk=Qzhk/Nghk=1267米3,
在本煤层主运顺槽靠近停采线处注浆区长度Ltyt处等距设置Ngzt个注浆插管9,主运顺槽靠近停采线处每个注浆插管9注浆量q每zt=Qzzt/Ngzt=3077米3,
在本煤层回风顺槽靠近停采线处注浆区长度Ltht处等距设置Nght个浆液释放口11,回风顺槽靠近停采线处每个浆液释放口11注浆量q每ht=Qzht/Nght=1267米3,
在本煤层停采线处注浆区长度Lst处等距设置Ngt个注浆插管9,停采线处每个注浆插管9注浆量q每t=Qzt/Ngt=4803米3,
工作面回采前,本煤层开切眼处预先埋设注浆支管8、带注浆释放口11的注浆管路,工作面回采时,在回风顺槽6内,回风顺槽6靠近切眼处注浆区预先埋设注浆埋管10,回风顺槽6靠近停采线处注浆区预先埋设注浆埋管10,通过密闭墙引出至注浆站13,在回撤通道联巷密闭处布设注浆插管9,在主运顺槽4靠近切眼处注浆区从辅运顺槽5两个联巷间密闭布设注浆插管9,在主运顺槽4靠近停采线处从辅运顺槽5两个联巷间密闭布设注浆插管9后,通过注浆主管路7连接至注浆站13,通过注浆站13,对回采过的注浆区域进行注浆。
其中:注浆材料用黄土时,黄土性能指标为:含水率小于8%,土质粘度为非粘性,不含助燃和可燃材料,粒度直径不大于2毫米,粒度小于1毫米占总量的比例不低于70%,含矸石量不得超过5%,相对密度2.4-2.8,塑性指数9-14,胶体混合物含量20%-25%,含砂量25%-30%,易脱水并具有稳定性,一般浆液土水比为1:3-1:5,在夏季时,可取1:3-1:4,冬季时,可取1:4-1:5。
其中:注浆材料还可用山沙或粉煤灰或矿井矸石或尾矿或页岩,水泥砂浆规格为M10,冒落带套管3焊缝焊接等级不小于Ⅲ级。
实施例二
参见图2、图3、图4、图5,一种井上下联合区域性注浆方法,包括①首先,获取上覆采空区开切眼注浆区走向长度Ltd米,为工作面开切眼位置至工作面采高调整结束之间的距离,一般在20-100米,取Ltd=100米,上覆采空区开切眼注浆区倾向长度Lsd=300.8米,特征在于:按以下公式计算注浆量:
需土量计算:
式中:Q 土 ——需土量,米3,Q 土 =56722米3;
——富余系数,考虑与邻近采空区连通情况、泥浆收缩系数等综合影响,该系数应根据各矿井工作面实际情况确定,取值范围为1-1.5,取=1.1;
——顶煤32厚度,米,=3米;
——碎胀系数,取=1.3;
——注浆区走向长度,米,取=Ltd=100米;
——注浆区倾向长度,米,取=Lsd=300.8米;
——孔隙率,取=0.4;
p——泥浆制成率系数,取p=0.91;
需水量按式计算:
式中:——需水量,米3,=283611米3;
——冲刷管路防止堵塞涌水量的备用系数,取=1.25;
——土水比的倒数,取=4;
确定上覆采空区开切眼总注浆量Qz=Q土+=340334米3;
计算上覆采空区开切眼注浆孔数:
N=int(Lsd/2r)+1+1
式中:N——上覆采空区开切眼注浆孔数,个,N=4;
Lsd——上覆采空区开切眼注浆区长度Lsd,米,Lsd=300.8米;
r——上覆采空区开切眼注浆孔注浆扩散半径,米,一般在40-60米,取r=55米;
在上覆采空区开切眼注浆区倾向长度Lsd两端各布置一个钻孔,其余钻孔等距设置于两个钻孔之间,计算上覆采空区开切眼每个注浆孔注浆量q每=Qz/N=85084米3,当地面一钻孔弯曲下沉带深度hw=10米>5米时,自地面打一弯曲下沉带钻孔,深度hj米,hj=(10%-30%)hw,取hj=1.5米,下一弯曲下沉带套管1,在弯曲下沉带套管1内打一裂隙带钻孔331,深度至基岩下hj=(1/80-1/30)h1米,h1为裂隙带深度126米,取hj=2米,下一裂隙带套管2,弯曲下沉带套管1与裂隙带套管2之间注入水泥砂浆31后,在裂隙带套管2内再打一冒落带钻孔332,深度至顶煤,下一冒落带套管3,深度至距离顶煤hd米,hd=hm/10-hm/5,hm为冒落带高度,hm=15米,取=2米,在裂隙带套管2与冒落带套管3之间注入水泥砂浆31后,由地面从冒落带套管3向上覆采空区开切眼注浆,注浆量q每=85084米3,对每个上覆采空区开切眼注浆孔注浆。
其中:②获取本煤层开切眼处注浆区走向长度Ltk米,为从工作面开切眼位置至工作面采高调整结束之间的距离,一般在20-100米,取Ltk=30米,开切眼处注浆区倾向长度Lsk米,为工作面倾向长度300.8米,Lsk=300.8米,主运顺槽靠近切眼处注浆区走向长度Ltyk米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Ltyk=300米,主运顺槽靠近切眼处注浆区倾向长度Lsyk米,为主运顺槽宽度6米的1~1.5倍,取1.2倍,Lsyk=7.2米,回风顺槽靠近切眼处注浆区走向长度Lthk米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Lthk=300米,回风顺槽靠近切眼处注浆区倾向长度Lshk米,为回风顺槽宽度5.8米的1~1.5倍,取1.2倍,Lshk=6.96米,主运顺槽靠近停采线处注浆区走向长度Ltyt米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Ltyt=300米,主运顺槽靠近停采线处注浆区倾向长度Lsyt米,为主运顺槽宽度6米的1~1.5倍,取1.2倍,Lsyt=7.2米,回风顺槽靠近停采线处注浆区走向长度Ltht米,为工作面走向长度4686米的1/20~1/10,取Ltht=300米,回风顺槽靠近停采线处注浆区倾向长度Lsht米,为回风顺槽宽度5.8米的1~1.5倍,取1.2倍,Lsht=6.96米,停采线处注浆区走向长度Ltt米,为工作面调整采高开始位置至工作面停采线之间的距离,一般在20-50米,取Ltt=30米,停采线处注浆区倾向长度Lst米,为工作面倾向长度,Lst=300.8米,开切眼处顶煤厚度Hk=1.97米,停采线处顶煤厚度Hs=2.07米,两顺槽处顶煤厚度Hc=2.77米,按以下公式计算注浆量:
需土量计算:
式中:Q 土 ——需土量,米3,
主要当取=Ltk=30米,=Lsk=300.8米,=Hk/2=1.97/2=0.985米时,Q 土 为开切眼处注浆需土量Q土k=5333米3;
主要当取=Ltyk=300米,=Lsyk=7.2米,=Hc=2.77米时,Q 土 为主运顺槽靠近切眼处注浆需土量Q土zk=3590米3;
主要当取=Lthk=300米,=Lshk=6.96米,=Hc=2.77米时,Q 土 为回风顺槽靠近切眼处注浆需土量Q土hk=3470米3;
主要当取=Ltyt=300米,=Lsyt=7.2米,=Hc=2.77米时,Q 土 为主运顺槽靠近停采线处注浆需土量Q土zt=3590米3;
主要当取=Ltht=300米,=Lsht=6.96米,=Hc=2.77米时,Q 土 为回风顺槽靠近停采线处注浆需土量Q土ht=3470米3;
主要当取=Ltt=30米,=Lst=300.8米,=Hs/2=2.07/2=1.035米时,Q 土 为停采线处注浆需土量Q土t=5604米3;
——富余系数,考虑与邻近采空区连通情况、泥浆收缩系数等综合影响,该系数应根据各矿井工作面实际情况确定,取值范围为1-1.5,取=1.05;
——顶煤厚度,米;
——碎胀系数,取=1.3;
——注浆区走向长度,米;
——注浆区倾斜长度,米;
——孔隙率,取=0.4;
p——泥浆制成率系数,取p=0.91;
需水量按式计算:
式中:——需水量,米3;
主要当取Q 土 =Q土k时,为开切眼处注浆需水量Q水k=26666米3;
主要当取Q 土 =Q土zk时,为主运顺槽靠近切眼处注浆需水量Q水zk=17950米3;
主要当取Q 土 =Q土hk时,为回风顺槽靠近切眼处注浆需水量Q水hk=17351米3;
主要当取Q 土 =Q土zt时,为主运顺槽靠近停采线处注浆需水量Q水zt=17950米3;
主要当取Q 土 =Q土ht时,为回风顺槽靠近停采线处注浆需水量Q水ht=17351米3;
主要当取Q 土 =Q土t时,为停采线处注浆需水量Q水t=28020米3;
——冲刷管路防止堵塞涌水量的备用系数,取=1.25
——土水比的倒数,取=4
确定本煤层开切眼处注浆量Qzk=Q土k+Q水k=31999米3;
主运顺槽靠近切眼处注浆量Qzzk=Q土zk+Q水zk=21540米3;
回风顺槽靠近切眼处注浆量Qzhk=Q土hk+Q水hk=21822米3;
主运顺槽靠近停采线处注浆量Qzzt=Q土zt+Q水zt=21540米3;
回风顺槽靠近停采线处注浆量Qzht=Q土ht+Q水ht=20822米3;
停采线处注浆量Qzt=Q土t+Q水t=33623米3;
根据以下公式计算本煤层开切眼处布置浆液释放口11数:
Ngk=int(Lsk/2R)+1+1
式中:Ngk——开切眼处布置浆液释放口11数,个,Ngk=17个;
Lsk——开切眼处注浆区长度,米,Lsk=300.8米;
R——浆液释放口11注浆扩散半径,米,一般R=5-15米,取R=10米;
根据以下公式计算本煤层其它不同部位布置浆液释放口11数:
Ng=int(L/2R)+1
式中:Ng——浆液释放口数,个;
主要当取L=Lthk=300米时,Ng为回风顺槽靠近切眼处浆液释放口11数Nghk=16个;
主要当取L=Ltht=300米时,Ng为回风顺槽靠近停采线处浆液释放口11数Nght=16个;
L——注浆区长度,米;
R——浆液释放口11注浆扩散半径,米,一般5-15米,取R=10米;
根据以下公式计算本煤层其它不同部位布置注浆插管9数:
Ng=int(L/Ll)+1
式中:Ng——注浆管数,个,
主要当取L=Ltyk=300米时,Ng为主运顺槽靠近切眼处注浆插管9数Ngzk=7个;
主要当取L=Ltyt=300米时,Ng为主运顺槽靠近停采线处注浆插管9数Ngzt=7个;
主要当取L=Lst=300.8米时,Ng为停采线处注浆插管9数Ngt=7个;
L——注浆区长度,米;
Ll——注浆插管9处两个密闭间联巷长度,米,一般Ll=50米,
在本煤层开切眼处注浆区长度Lsk两端各布置一个浆液释放口11,其余浆液释放口11等距设置于两个浆液释放口之间,计算开切眼处每个浆液释放口11注浆量q每k=Qzk/Ngk=1882米3,
在本煤层主运顺槽靠近切眼处注浆区长度Ltyk处等距设置Ngzk个注浆插管9,主运顺槽靠近切眼处每个注浆插管11注浆量q每zk=Qzzk/Ngzk=3077米3,
在本煤层回风顺槽靠近切眼处注浆区长度Lthk处等距设置Nghk个浆液释放口11,回风顺槽靠近切眼处每个浆液释放口11注浆量q每hk=Qzhk/Nghk=1267米3,
在本煤层主运顺槽靠近停采线处注浆区长度Ltyt处等距设置Ngzt个注浆插管9,主运顺槽靠近停采线处每个注浆插管9注浆量q每zt=Qzzt/Ngzt=3077米3,
在本煤层回风顺槽靠近停采线处注浆区长度Ltht处等距设置Nght个浆液释放口11,回风顺槽靠近停采线处每个浆液释放口11注浆量q每ht=Qzht/Nght=1267米3,
在本煤层停采线处注浆区长度Lst处等距设置Ngt个注浆插管9,停采线处每个注浆插管9注浆量q每t=Qzt/Ngt=4803米3,
工作面回采前,本煤层开切眼处预先埋设注浆支管8、带注浆释放口11的注浆管路,工作面回采时,在回风顺槽6内,回风顺槽6靠近切眼处注浆区预先埋设注浆埋管10,回风顺槽6靠近停采线处注浆区预先埋设注浆埋管10,通过密闭墙引出至注浆站13,在回撤通道联巷密闭处布设注浆插管9,在主运顺槽4靠近切眼处注浆区从辅运顺槽5两个联巷间密闭布设注浆插管9,在主运顺槽4靠近停采线处从辅运顺槽5两个联巷间密闭布设注浆插管9后,通过注浆主管路7连接至注浆站13,通过注浆站13,对回采过的注浆区域进行注浆。
其中:注浆材料用黄土时,黄土性能指标为:含水率小于8%,土质粘度为非粘性,不含助燃和可燃材料,粒度直径不大于2毫米,粒度小于1毫米占总量的比例不低于70%,含矸石量不得超过5%,相对密度2.4-2.8,塑性指数9-14,胶体混合物含量20%-25%,含砂量25%-30%,易脱水并具有稳定性,一般浆液土水比为1:3-1:5,在夏季时,可取1:3-1:4,冬季时,可取1:4-1:5。
其中:注浆材料还可用山沙或粉煤灰或矿井矸石或尾矿或页岩,水泥砂浆规格为M10,冒落带套管3焊缝焊接等级不小于Ⅲ级。