CN109162758B - 一种条带开采采空区注浆治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿业开采工程技术领域，具体是涉及一种条带开采采空区注浆治理方法，包括以下步骤：步骤一：钻孔位置及排布规划。步骤二：仪器定点、钻孔、下套管、下注浆管。步骤三：浆液原料准备。步骤四：浆液配合与混合。步骤五：注浆作业。步骤六：注浆管回收。本发明的有益效果：巩固条带开采的覆岩平衡结构，实现地表的长期稳沉；保证建筑物地基稳定；节约材料，保护环境，具有良好的社会和经济价值，易于推广。
Description
技术领域
本发明属于矿业开采工程技术领域，具体是涉及一种条带开采采空区注浆治理方法。
背景技术
井下采空区充填效果与质量，直接影响到后续矿体的回收与开采效益，改善充填效果对确保生产安全、降低生产成本、降低损失和贫化率、提高经济效益具有十分重要的意义。
条带开采技术的基本做法是利用保留的条带煤柱支撑上覆岩层，达到既回收一部分煤炭资源，又能控制地表变形、保护地面建筑物的目的。我国条带开采多采用垮落法管理顶板，但条带煤柱的长久稳定性目前很难把握，为确保地面建设的安全性，需要对采空区进行处理，尤其是超过500m的条带开采采空区的治理方面研究几近空白，由于其深度更深，存在治理难度大，成本高，技术不完善等问题。
发明内容
本发明为了解决以上所提问题，弥补传统技术的不足，提供了一种节约钻探成本，降低浆液的消耗量的条带开采采空区注浆治理技术。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种条带开采采空区注浆治理方法，包括以下步骤：
步骤一：钻孔位置及排布规划：在地表对已确定的条带采空区（采空区宽度一般40m~80m）治理范围内，设计钻孔位于采空区两侧距离煤壁12m处，双排布置；钻孔布置方式两两一组，组内两孔孔距30m，组间距60m。上述钻孔排布避免煤壁侧存在的未充分垮落、自然堆积危险区及煤壁长期易受采空水侵蚀的影响，重点保护煤柱，加固煤柱塑性破坏区、充实井下空区，确保安全。
步骤二：仪器定点、钻孔、下套管、下注浆管：根据片区规划，采用测距仪器进行定点标记；定点后钻孔作业，钻孔开孔采用170mm孔径，经过变径后，终孔孔径不小于110mm，钻至采空区或煤层底板以下3m处；钻孔后下套管，通过钻机进行注浆管敷设，敷设位置至采空区，注浆管采用无缝钢管，注浆管路及其连接部位承受最大注浆压力的1.5~2.0倍，不变径。
步骤三：浆液原料准备：选用注浆材料为水、水泥、粉煤灰和粘土，并配以速凝剂，用水标准采用SO4 2-含量<1.0%，PH>5；水泥采用标号为P·S32.5的普通矿渣水泥；粉煤灰质量等级为二级～三级，SIO2、AL2O3和Fe2O3的总含量大于70%，SO3含量不大于3%；速凝剂选用水玻璃，水玻璃模数2.0～3.0，浓度30ºBé～45ºBé；另外，钻探过程中发现较大孔洞时，添加煤矸石或石子骨料作为辅助。
步骤四：浆液配合与混合：水泥、粘土、粉煤灰配比，固相比2：6：2，水固比为1:1.0～1:1.3；边界钻孔的浆液中掺加水泥重量的2～5％速凝剂，使灌入采空区内的浆液尽快凝固，防止浆液流失；浆液结石率按80～90%；注浆结石体无侧限抗压强度满足2.0MPa的要求；浆液初凝时间为7小时～9小时；终凝时间为10小时～12小时；水泥、粘土、粉煤灰及清水原料分别在两个一级搅拌池混合均匀，再一并送入二级搅拌池混合均匀，同时在二级搅拌池内加入速凝剂，完成浆液的混合作业。上述浆液配比不仅可以大大降低浆液材料的成本，也可以提高填充质量。
步骤五：注浆作业：通过注浆泵（流量：15m3/h，压力：8.0MPa）往钻孔中的注浆管内进行注浆；当泵压逐渐升高，泵量小于70L/min，稳定10～15min，或灌浆孔周围有冒浆现象时，即结束该孔的灌浆施工。
步骤六：注浆管回收：结束注浆后，通过钻机将注浆管进行回收。
本发明的有益效果：
1、通过合理规划的钻孔布局，及经济合适的浆液配比进行注浆的方式，钻孔数量少、注浆量少，加固条带煤柱及煤柱壁侧采空区，巩固条带开采的覆岩平衡结构，实现地表的长期稳沉。
2、浆液与冒落带岩块经过固化胶结形成具有一定强度的结石体，并对结石体上覆岩层形成支撑作用，进而阻止岩层的进一步冒落，防止地面因冒落而引起的沉陷变形，保证建筑物地基稳定。
3、加固破碎煤柱壁（塑性破坏区）、未充分垮落区、自然堆积区三大危险区，防止其他外因引起的煤柱失稳；加固破碎煤柱壁（塑性破坏区），充填悬臂梁下采空区，将老空水与煤柱隔绝，降低老空水对煤壁侵蚀。
4、与现有技术相比，在达到充填效果的前提下，即节约了钻探施工成本，又降低了浆液的消耗量，节约材料，保护环境，具有良好的社会和经济价值，易于推广。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为发明的操作方法流程示意图；
图2为发明的注浆钻孔剖面示意图；
图3为条带采空区域内注浆钻孔的布置规划图；
图4为浆液搅拌过程示意图；
图中，1钻孔,2采空区，3条带煤柱，4垮落带，5裂隙带，6弯曲下沉带，7非采空区，8煤壁。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。
本发明条带开采采空区注浆治理方法，包括以下步骤：
步骤一：钻孔1位置及排布规划：在地表对已确定的条带采空区2（采空区宽度一般40m~80m）治理范围内，设计钻孔1位于采空区2两侧距离煤壁12m处，双排布置；钻孔1布置方式两两一组，组内两孔孔距30m，组间距60m。上述钻孔1排布避免煤壁侧存在的未充分垮落、自然堆积危险区及煤壁长期易受采空水侵蚀的影响，重点保护煤柱，加固煤柱塑性破坏区、充实井下空区，确保安全。
步骤二：仪器定点、钻孔1、下套管、下注浆管：根据片区规划，采用测距仪器进行定点标记；定点后钻孔作业，钻孔1开孔采用170mm孔径，经过变径后，终孔孔径不小于110mm，钻至采空区或煤层底板以下3m处；钻孔后下套管，通过钻机进行注浆管敷设，敷设位置至采空区，注浆管采用无缝钢管，注浆管路及其连接部位承受最大注浆压力的1.5~2.0倍，不变径。
步骤三：浆液原料准备：选用注浆材料为水、水泥、粉煤灰和粘土，并配以速凝剂，用水标准采用SO4 2-含量<1.0%，PH>5；水泥采用标号为P·S32.5的普通矿渣水泥；粉煤灰质量等级为二级～三级，SIO2、AL2O3和Fe2O3的总含量大于70%，SO3含量不大于3%；速凝剂选用水玻璃，水玻璃模数2.0～3.0，浓度30ºBé～45ºBé；另外，钻探过程中发现较大孔洞时，添加煤矸石或石子骨料作为辅助。
步骤四：浆液配合与混合：水泥、粘土、粉煤灰配比，固相比2：6：2，水固比为1:1.0～1:1.3；边界钻孔的浆液中掺加水泥重量的2～5％速凝剂，使灌入采空区内的浆液尽快凝固，防止浆液流失；浆液结石率按80～90%；注浆结石体无侧限抗压强度满足2.0MPa的要求；浆液初凝时间为7小时～9小时；终凝时间为10小时～12小时；水泥、粘土、粉煤灰及清水原料分别在两个一级搅拌池混合均匀，再一并送入二级搅拌池混合均匀，同时在二级搅拌池内加入速凝剂，完成浆液的混合作业。上述浆液配比不仅可以大大降低浆液材料的成本，也可以提高填充质量。
步骤五：注浆作业：通过注浆泵（流量：15m3/h，压力：8.0MPa）往钻孔中的注浆管内进行注浆；当泵压逐渐升高，泵量小于70L/min，稳定10～15min，或灌浆孔周围有冒浆现象时，即结束该孔的灌浆施工。
步骤六：注浆管回收：结束注浆后，通过钻机将注浆管进行回收。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种条带开采采空区注浆治理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：钻孔位置及排布规划：在地表对已确定宽度为40m~80m的条带采空区治理范围内，设计钻孔位于采空区两侧距离煤壁12m处，双排布置；钻孔布置方式两两一组，组内两孔孔距30m，组间距60m；
步骤二：仪器定点、钻孔、下套管、下注浆管：根据片区规划，采用测距仪器进行定点标记；定点后钻孔作业，钻孔开孔采用170mm孔径，经过变径后，终孔孔径不小于110mm，钻至采空区或煤层底板以下3m处；钻孔后下套管，通过钻机进行注浆管敷设，敷设位置至采空区，注浆管采用无缝钢管，注浆管路及其连接部位承受最大注浆压力的1.5~2.0倍，不变径；
步骤三：浆液原料准备：选用注浆材料为水、水泥、粉煤灰和粘土，并配以速凝剂，另外，钻探过程中发现较大孔洞时，添加煤矸石或石子骨料作为辅助；用水标准采用SO4 2-含量<1.0%，PH>5；水泥采用标号为P·S32.5的普通矿渣水泥；粉煤灰质量等级为二级～三级，SIO2、AL2O3和Fe2O3的总含量大于70%，SO3含量不大于3%；
步骤四：浆液配合与混合：水泥、粘土、粉煤灰配比，固相比2：6：2，水固比为1:1.0～1:1.3；浆液结石率按80～90%；注浆结石体无侧限抗压强度满足2.0MPa的要求；浆液初凝时间为7小时～9小时；终凝时间为10小时～12小时；水泥、粘土、粉煤灰及清水原料分别在两个一级搅拌池混合均匀，再一并送入二级搅拌池混合均匀，同时在二级搅拌池内加入速凝剂，完成浆液的混合作业；
步骤五：注浆作业通过流量：15m3/h，压力：8.0MPa的注浆泵往钻孔中的注浆管内进行注浆；当泵压逐渐升高，泵量小于70L/min，稳定10～15min，或灌浆孔周围有冒浆现象时，即结束该孔的灌浆施工；
步骤六：注浆管回收：结束注浆后，通过钻机将注浆管进行回收。
2.根据权利要求1所述的条带开采采空区注浆治理方法，其特征在于：所述的步骤三中浆液原料准备：速凝剂选用水玻璃，水玻璃模数2.0～3.0，浓度30ºBé～45ºBé。
3.根据权利要求1或2所述的条带开采采空区注浆治理方法，其特征在于：所述的步骤四浆液配合与混合：边界钻孔的浆液中掺加水泥重量的2～5％速凝剂。
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