CN106223897B - 一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其步骤依次包括：提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆。首先，本发明利用封孔囊袋配合单向爆破阀，可以实现全孔多段封孔，多段注浆，化整孔注浆为分段注浆，大大提高了深孔的利用效率，最大程度上保证了全孔区域煤岩体注浆的均匀性，从而提高了注浆效果。其次，本发明采用双液速凝注浆材料进行封孔、注浆，由于该材料凝结时间快、强度增长快，可以大大缩短封孔时间并适应工作面快速推进的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿综采工作面煤壁片帮防治技术领域，特别是涉及一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法。
背景技术
综采工作面的超前支承压力会引发煤体破碎、裂隙发育，导致工作面开采时片帮、冒顶现象的发生。采用注浆加固技术可以很好地加固破碎煤岩体，减少顶板事故的发生，适应工作面快速推进的需要。但在深孔注浆实践中，由于钻孔较长可达上百米，在钻孔覆盖区域内，受地质构造或采动影响，煤体破碎程度不一样，多呈现分区破碎特点。从而引发深孔注浆均匀性不良，常常在一些破碎区域注浆量较大，而在其他区域由于裂隙发育程度低，则出现浆液稠化、凝结而堵塞钻孔及浆液渗流通道的情况，大大降低了注浆效果。
发明内容
基于以上情况，发明了一种分段封孔、注浆的方法，可以很好避免以上问题，大大提升了深孔注浆的均匀性，提高了注浆效果。该方法配合封孔囊袋与单向爆破阀，可以实现全孔多段封孔，多段注浆，各封孔段之间区域注浆互相独立，互不干扰，化整孔注浆为分段注浆，大大提高了深孔的利用效率，最大程度上保证了全孔区域煤岩体注浆的均匀性，从而提高了注浆效果。此外，选用双液速凝材料作为注浆材料，可以快速加固破碎围岩，起到“立竿见影”的作用，同时煤壁出现漏浆时可以通过短暂停顿的方式堵漏，大大提高了注浆作业的稳定性，可靠性。
本发明所要解决的技术问题是基于现有技术对于综采工作面破碎煤岩深孔注浆均匀性不良及漏浆时难于处理的问题，提出了一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆工艺与方法。
本发明的技术方案是这样实现的。
一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其步骤依次包括：提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆；
其中插管工艺按如下步骤操作进行：
步骤1、将注浆钢管(1)逐节插入钻孔中，注浆钢管(1)每节之间用管箍相连，待插入若干节注浆钢管(1)后，紧贴注浆钢管(1)外表面插入封孔导流管(2)，与此同时，并将封孔囊袋(3)套在注浆钢管(1)与封孔导流管(2)外部，之后将封孔囊袋(3)的一端用铁丝捆扎固定在封孔导流管(2)与注浆钢管(1)之上；
步骤2、继续往钻孔中插入注浆钢管(1)、封孔导流管(2)，此时封孔囊袋(3)会在注浆钢管(1)、封孔导流管(2)的带动下进入钻孔中，直至封孔囊袋(3)接近完全插入钻孔时，将封孔囊袋(3)的另一端用铁丝捆扎固定于注浆钢管(1)与封孔导流管(3)之上，之后在注浆钢管(1)尾部安装单向爆破阀(4)；
步骤3、重复步骤1、2，直至完成整个钻孔的插管，在钻孔中形成多个以封孔囊袋(3)间隔的独立区域；仅仅在位于所述封孔囊袋(3)之中的封孔导流管(2)的管壁开有射浆孔，且仅仅在位于封孔囊袋(3)之外的注浆钢管(1)上开有射浆孔；
所述封孔按如下操作进行：将封孔导流管(2)与注浆系统连通，对所有封孔囊袋(3)同时进行注浆，在注浆材料的压力作用下封孔囊袋(3)膨胀与孔壁贴合，实现封孔目的；
超前支承压力区注浆按照以下操作进行：注浆钢管(1)连接注浆系统进行注浆，注浆材料只会注入到钻孔中形成的多个以封孔囊袋间隔的独立区域内；所述单向爆破阀，只有在达到其设计爆破压力时，浆液才可单向通过该单向爆破阀，进入至下一独立区域。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，所述超前支承压力区注浆工艺中，注浆作业采用的注浆材料为无机双液速凝注浆材料。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其中提前成孔工艺按以下操作进行：超前采煤工作面250m，用液压钻机沿工作面运输平巷、回风平巷，垂直于巷道表面开钻打孔，其中钻孔在巷帮分上下两排，上下两排钻孔呈三花眼布置，孔径为75mm，钻孔仰角根据煤层倾角确定，钻孔左右间距为10m，上下排距为2m。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，插管步骤中，注浆钢管(1)选用公称直径为20mm的无缝钢管，每节长为1.5～3m，两节钢管之间采用管箍连接。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，每节封孔导流管(2)与每节注浆钢管(1)等长。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，所述的封孔囊袋(3)为圆柱状无底弹性囊袋；注浆钢管及封孔导流管穿插于封孔囊袋之中；在封孔囊袋端部用铁丝将其捆扎于注浆钢管及封孔导流管之上。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，所述的封孔囊袋长度为10～15m，每两个封孔囊袋之间间距20～30m。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，所述的封孔导流管选用公称直径为15mm的铝塑管。
所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆工艺与方法，超前支承压力区注浆步骤中，注浆时机选择在超前工作面5～15m，注浆材料选用双液速凝材料。
本发明的有益效果如下：
(1)配合封孔囊袋与单向爆破阀，可以实现全孔多段封孔，多段注浆，化整孔注浆为分段注浆，大大提高了深孔的利用效率，最大程度上保证了全孔区域煤岩体注浆的均匀性，从而提高了注浆效果。
(2)采用双液速凝注浆材料进行封孔、注浆，由于该材料凝结时间快、强度增长快，可以大大缩短封孔时间并适应工作面快速推进的需要。
(3)通过注浆加固重塑了破碎煤岩的完整性，从而避免了工作面开采时煤壁片帮现象的发生。
附图说明
图1分段封孔注浆示意图。
图中：1-注浆钢管，2-封孔导流管，3-封孔囊袋，4-单向爆破阀，5-射浆孔；
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。
综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其步骤依次包括：提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆；其中提前成孔工艺按以下操作进行：超前采煤工作面250m，用液压钻机沿工作面运输平巷、回风平巷，垂直于巷道表面开钻打孔，其中钻孔在巷帮分上下两排，上下两排钻孔呈三花眼布置，孔径为75mm，钻孔仰角根据煤层倾角确定，钻孔左右间距为10m，上下排距为2m。
其中插管工艺按如下步骤操作进行：
步骤1、将公称直径为20mm的注浆钢管1逐节插入钻孔中，注浆钢管1采用无缝钢管制作，无缝钢管上开设有射浆孔5，每节长为2.5m，每节之间用管箍相连，待插入10节(即25m，具体节数可以根据实际情况调整)注浆钢管1后，紧贴注浆钢管1外表面插入公称直径为15mm的封孔导流管2，与此同时，并将10m长的封孔囊袋3套在注浆钢管1与封孔导流管2外部，之后将封孔囊袋3的一端用铁丝捆扎固定在封孔导流管与无缝钢管之上。优选的，每节封孔导流管2与每节注浆钢管1等长，
步骤2、继续往钻孔中插入注浆钢管1、封孔导流管2，此时封孔囊袋3会在注浆钢管1、封孔导流管2的带动下进入钻孔中，直至10m长的封孔囊袋3接近完全插入钻孔时，将封孔囊袋3的另一端用铁丝捆扎固定于注浆钢管1与封孔导流管3之上，之后在注浆钢管1尾部安装单向爆破阀4。
步骤3、重复步骤1、2，直至完成整个钻孔的插管，在钻孔中形成多个以封孔囊袋3间隔的独立区域，每个独立区域长度为25m；所述位于封孔囊袋3之中的封孔导流管2的管壁开有射浆孔，且仅仅在位于封孔囊袋3之外的注浆钢管1上开有射浆孔5。
其中封孔工艺按如下操作进行：将封孔导流管2与气动双液注浆系统连通，采用无机双液速凝注浆材料(参考专利CN201310566695.5)对所有封孔囊袋3同时进行注浆，在注浆材料的压力作用下封孔囊袋3膨胀与孔壁贴合，实现封孔目的。
超前支承压力区注浆工艺按照以下操作进行：超前采煤工作面10m，注浆钢管1连接注浆系统进行注浆，由于只有位于封孔囊袋3之外的注浆钢管1上才开有射浆孔5，所以注浆材料只会注入到钻孔中形成的多个以封孔囊袋间隔的独立区域内，当工作面煤壁出现漏浆时须短暂停顿(0.5～2min)并采用棉纱堵漏，之后可复注。
要实现上述目的，所述单向爆破阀，只有在达到其设计爆破压力时，浆液才可单向通过该阀件，进入至下一封孔囊袋(3)间隔的独立区域，其作用是控制分段注浆的有序进行。这样在前一段独立区域注浆时，注浆压力未达到其爆破压力时，浆液只在该独立区域向煤岩体中渗流，一旦达到其压力，单向爆破阀将打开，本独立区域注浆结束，进入至下独立区域注浆。由于单向爆破阀是单向的，仅允许浆液单向流过，所以浆液不会逆流。
作为优选，所述超前支承压力区注浆工艺中，注浆作业采用的注浆材料为一种无机双液速凝注浆材料(参考专利CN201310566695.5)。
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 (9)
1.一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，其步骤依次包括：提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆；
其中插管步骤按如下步骤操作进行：
步骤1、将注浆钢管(1)逐节插入钻孔中，注浆钢管(1)每节之间用管箍相连，待插入若干节注浆钢管(1)后，紧贴注浆钢管(1)外表面插入封孔导流管(2)，与此同时，并将封孔囊袋(3)套在注浆钢管(1)与封孔导流管(2)外部，之后将封孔囊袋(3)的一端用铁丝捆扎固定在封孔导流管(2)与注浆钢管(1)之上；
步骤2、继续往钻孔中插入注浆钢管(1)、封孔导流管(2)，此时封孔囊袋(3)会在注浆钢管(1)、封孔导流管(2)的带动下进入钻孔中，直至封孔囊袋(3)接近完全插入钻孔时，将封孔囊袋(3)的另一端用铁丝捆扎固定于注浆钢管(1)与封孔导流管(3)之上，之后在注浆钢管(1)尾部安装单向爆破阀(4)；
步骤3、重复步骤1、2，直至完成整个钻孔的插管，在钻孔中形成多个以封孔囊袋(3)间隔的独立区域；仅仅在位于所述封孔囊袋(3)之中的封孔导流管(2)的管壁开有射浆孔，且仅仅在位于封孔囊袋(3)之外的注浆钢管(1)上开有射浆孔；
所述封孔步骤按如下操作进行：将封孔导流管(2)与注浆系统连通，对所有封孔囊袋(3)同时进行注浆，在注浆材料的压力作用下封孔囊袋(3)膨胀与孔壁贴合，实现封孔目的；
所述超前支承压力区注浆步骤按照以下操作进行：注浆钢管(1)连接注浆系统进行注浆，注浆材料只会注入到钻孔中形成的多个以封孔囊袋间隔的独立区域内；所述单向爆破阀，只有在达到其设计爆破压力时，浆液才可单向通过该单向爆破阀，进入至下一独立区域。
2.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，所述超前支承压力区注浆步骤中，注浆作业采用的注浆材料为无机双液速凝注浆材料。
3.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，其中提前成孔步骤按以下操作进行：超前采煤工作面250m，用液压钻机沿工作面运输平巷、回风平巷，垂直于巷道表面开钻打孔，其中钻孔在巷帮分上下两排，上下两排钻孔呈三花眼布置，孔径为75mm，钻孔仰角根据煤层倾角确定，钻孔左右间距为10m，上下排距为2m。
4.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，插管步骤中，注浆钢管(1)选用公称直径为20mm的无缝钢管，每节长为1.5～3m，两节钢管之间采用管箍连接。
5.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，每节封孔导流管(2)与每节注浆钢管(1)等长。
6.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，所述的封孔囊袋(3)为圆柱状无底弹性囊袋；注浆钢管及封孔导流管穿插于封孔囊袋之中；在封孔囊袋端部用铁丝将其捆扎于注浆钢管及封孔导流管之上。
7.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，所述的封孔囊袋长度为10～15m，每两个封孔囊袋之间间距20～30m。
8.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，所述的封孔导流管选用公称直径为15mm的铝塑管。
9.如权利要求1所述一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，其特征在于，超前支承压力区注浆步骤中，注浆时机选择在超前工作面5～15m，注浆材料选用双液速凝材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |