CN111156031A - 一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿开采注浆技术，具体为一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法。步骤为施工注浆钻孔、下管、封孔、注浆；本发明采用分阶段增压注浆方式，可以实现针对不同阶段实施不同注浆压力和注浆流量，确保了浆液的充分扩散，保证了工作面的异常区域注浆效果，避免对单个注浆区域反复注浆，提高了注浆效率，增大了浆液扩散半径，确保了注浆效果。通过对异常区进行超前注浆加固，提高了异常区煤岩体的稳定性及承载能力，确保了工作面安全高效通过异常区。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿开采注浆技术，具体为一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法。
背景技术
煤矿回采工作面内多赋存有断层、陷落柱、破碎带等地质构造，这些地质构造容易引起工作面发生片帮、冒顶，一方面存在较大安全隐患，另一方面影响工作面回采效率。为了解决这种问题，通常采用在工作面直接注浆加固方式进行处理。但在现场注浆过程中，往往设置一个终止注浆压力，注浆开始后便打开泵进行注浆，直至达到终止注浆压力，停止注浆。但由于煤岩体内裂隙发育程度不同，浆液在不同大小裂隙内的扩散时间也不相同，仅仅采用一个注浆压力进行注浆，容易出现“憋压”现象，一方面影响注浆效果，另一方面出现浆液扩散不充分，扩散半径较小，在工作面回采至该区域时需要重复注浆治理，影响采煤工作效率。
发明内容
本发明为了解决工作面直接注浆影响工作效率，而且注浆过程中浆液扩散不均匀、不充分等问题，提出了一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法。可以很好解决浆液扩散不均匀问题，大大提高了注浆效率和注浆效果。
本发明的技术方案是，一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，步骤如下：施工注浆钻孔、下管、封孔、注浆；
具体为：施工注浆钻孔：施工区域为超前工作面50-100m，孔径为75mm，钻孔终孔位置穿越异常区域5m；所述的异常区域为提前探测到的断层、陷落柱、破碎带等地质构造区域；
下管：使用PE管和注浆钢管，PE管前端设有射浆孔，PE管后端设有对穿孔；注浆钢管和带有注浆孔的PE管连接起来，PE管位于整个注浆管道的前端；
封孔：在注浆钢管两端缠绕棉纱，分别为靠近注浆钻孔孔底的内侧封孔棉纱和靠近孔口的封孔棉纱，内侧封孔棉纱和封孔棉纱的距离为4-6米，在靠近钻孔孔口的棉纱内还设置有注封孔浆枪头，将该枪头与注浆系统连接，对棉纱分割区域进行注封孔浆，浆液灌满，实现封孔；
注浆：将注浆钢管和注浆系统连接，开始注充填浆，所述注充填浆步骤如下：
（1）注浆初始阶段采用低压大流量注浆，完成对钻孔以及大裂隙的充填注浆；（2）注浆中期阶段采用中压中流量注浆，完成对小裂隙的扩散注浆；（3）注浆末期阶段采用高压小流量注浆，完成对毛细裂隙的渗透注浆，同时劈裂并导通钻孔附近的裂隙，实现劈裂注浆。
所述整个注浆管道中：直径为32mm 的PE管和直径为25mm的注浆钢管连接，每节注浆钢管长度为2m，相邻管路间采用配套管箍连接，PE管插入钻孔内端，注浆钢管根据封孔长度，插入若干节。
靠近孔口的封孔棉纱缠绕长度为0.1m，靠近孔底的内侧封孔棉纱缠绕长度为0.2-0.3m，缠绕直径不大于75mm。
PE管注浆的区域为超前工作面30-40m。
所述的低压大流量注浆，其注浆压力小于5MPa，注浆流量大于50L/min；所述的中压中流量注浆，其注浆压力为5-15MPa，注浆流量为20-50L/min；所述的高压小流量注浆，其注浆压力大于15MPa，注浆流量小于20L/min。
所述封孔浆为双液注浆材料，由A料和B料两部分组成，其中：以A料总量为计算基准，A料按照质量比例由95%硫铝酸盐水泥、0.5%萘系减水剂、2%硫酸钠、1.2%羧甲基纤维素、1.3%葡萄糖酸钠组成；以B料总量为计算基准，B料按照质量比例由75%石膏、19%石灰、0.4%萘系减水剂、0.7%硫酸铝、4.2%羧甲基纤维素、0.7%葡萄糖酸钠组成；
使用时，水与A料或B料按照0.6-1.0：1的质量比例混合，分别得到A料料浆和B料料浆，A料料浆和B料料浆单独存放，硬化时间为≥6h；用双液注浆泵将混合均匀的A料料浆和B料料浆等体积混合，得混合浆液，混合浆液在0.5~3min以内初凝，在3~8min内终凝。
所述充填浆为单液注浆材料，按照注浆材料总重量为计算基准，按照质量比例由68%超细硅酸盐水泥、8%超细粉煤灰、9%超细矿粉、12%硅灰、1.2%萘系减水剂、1.8%葡萄糖酸钠组成；使用时将注浆材料与水按照水/料=0.6~0.8：1的质量比例混合，将混合均匀的浆液采用单液注浆泵输送。
所述超细硅酸盐水泥、超细粉煤灰和超细矿粉的平均粒径均小于10微米。
本发明的有益效果如下：
1）采用分阶段增压注浆方式，可以实现针对不同阶段实施不同注浆压力和注浆流量，确保了浆液的充分扩散，保证了工作面的异常区域注浆效果，避免对单个注浆区域反复注浆，提高了注浆效率，增大了浆液扩散半径，确保了注浆效果。
2）通过对异常区进行超前注浆加固，提高了异常区煤岩体的稳定性及承载能力，确保了工作面安全高效通过异常区。
附图说明
图1为本工艺流程图；图2为注浆钻孔内部结构图。
图中：1-封孔棉纱，2-注浆钢管，3-内侧封孔棉纱，4-对穿孔，5-PE管，6-射浆孔，7-注封孔浆枪头，8-注浆钻孔。
具体实施方式
如图1所示意，一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，包括施工注浆钻孔、下管、封孔、注浆；
具体为：施工注浆钻孔，施工区域为超前工作面50-100m，孔径为75mm，钻孔终孔位置穿越异常区域5m。所述的异常区域为提前探测到的断层、陷落柱、破碎带等地质构造区域。
如图2所示意，下管，使用PE管5和注浆钢管2，PE管5前端设有射浆孔6，PE管5后端设有对穿孔4；注浆钢管2和带有注浆孔的PE管5连接起来，PE管5位于整个注浆管道的前端；整个注浆管道中：直径为32mm 的PE管5和直径为25mm的注浆钢管2连接，每节注浆钢管2长度为2m，相邻管路间采用配套管箍连接，PE管5插入钻孔内端，起导流作用，注浆钢管2根据封孔长度，插入若干节。
封孔，在注浆钢管2两端缠绕棉纱，分别为靠近注浆钻孔8孔底的内侧封孔棉纱3和靠近孔口的封孔棉纱1，两个棉纱距离约4-6米，在靠近孔口的棉纱内还设置有注封孔浆枪头7，将该枪头与注浆系统连接，对棉纱分割区域进行注封孔浆，浆液灌满，实现封孔，
其中靠近孔口的封孔棉纱1缠绕长度为0.1m，靠近孔底的内侧封孔棉纱3缠绕长度为0.2-0.3m，缠绕直径不大于75mm。
所述封孔浆为双液注浆材料，由A料和B料两部分组成，其中：以A料总量为计算基准，A料按照质量比例由95%硫铝酸盐水泥、0.5%萘系减水剂、2%硫酸钠、1.2%羧甲基纤维素、1.3%葡萄糖酸钠组成；以B料总量为计算基准，B料按照质量比例由75%石膏、19%石灰、0.4%萘系减水剂、0.7%硫酸铝、4.2%羧甲基纤维素、0.7%葡萄糖酸钠组成；
使用时，水与A料或B料按照0.6-1.0：1的质量比例混合，分别得到A料料浆和B料料浆，A料料浆和B料料浆单独存放，硬化时间为≥6h；用双液注浆泵将混合均匀的A料料浆和B料料浆等体积混合，得混合浆液，混合浆液在0.5~3min以内初凝，在3~8min内终凝。
注浆，将注浆钢管2和注浆系统连接，开始注充填浆，PE管5注浆的区域为超前工作面30-40m。
所述注充填浆包括：步骤1、注浆初始阶段采用低压大流量注浆，完成对钻孔以及大裂隙的充填注浆；所述的低压大流量注浆，其注浆压力小于5MPa，注浆流量大于50L/min。
步骤2、注浆中期阶段采用中压中流量注浆，完成对小裂隙的扩散注浆；所述的中压中流量注浆，其注浆压力为5-15MPa，注浆流量为20-50L/min。
步骤3、注浆末期阶段采用高压小流量注浆，完成对毛细裂隙的渗透注浆，同时劈裂并导通钻孔附近的裂隙，实现劈裂注浆。所述的高压小流量注浆，其注浆压力大于15MPa，注浆流量小于20L/min。
所述充填浆为单液注浆材料，按照注浆材料总重量为计算基准，按照质量比例由68%超细硅酸盐水泥、8%超细粉煤灰、9%超细矿粉、12%硅灰、1.2%萘系减水剂、1.8%葡萄糖酸钠组成；使用时将注浆材料与水按照水/料=0.6~0.8：1的质量比例混合，将混合均匀的浆液采用单液注浆泵输送。所述超细硅酸盐水泥、超细粉煤灰和超细矿粉的平均粒径均小于10微米。
Claims (8)
1.一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：步骤如下：施工注浆钻孔、下管、封孔、注浆；
具体为：施工注浆钻孔：施工区域为超前工作面50-100m，孔径为75mm，钻孔终孔位置穿越异常区域5m；所述的异常区域为提前探测到的断层、陷落柱、破碎带等地质构造区域；
下管：使用PE管（5）和注浆钢管（2），PE管（5）前端设有射浆孔（6），PE管（5）后端设有对穿孔（4）；注浆钢管（2）和带有注浆孔的PE管（5）连接起来，PE管（5）位于整个注浆管道的前端；
封孔：在注浆钢管（2）两端缠绕棉纱，分别为靠近注浆钻孔（8）孔底的内侧封孔棉纱（3）和靠近孔口的封孔棉纱（1），内侧封孔棉纱（3）和封孔棉纱（1）的距离为4-6米，在靠近钻孔孔口的棉纱内还设置有注封孔浆枪头（7），将该枪头与注浆系统连接，对棉纱分割区域进行注封孔浆，浆液灌满，实现封孔；
注浆：将注浆钢管（2）和注浆系统连接，开始注充填浆，所述注充填浆步骤如下：
（1）注浆初始阶段采用低压大流量注浆，完成对钻孔以及大裂隙的充填注浆；（2）注浆中期阶段采用中压中流量注浆，完成对小裂隙的扩散注浆；（3）注浆末期阶段采用高压小流量注浆，完成对毛细裂隙的渗透注浆，同时劈裂并导通钻孔附近的裂隙，实现劈裂注浆。
2.根据权利要求1所述的一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：所述整个注浆管道中：直径为32mm 的PE管（5）和直径为25mm的注浆钢管（2）连接，每节注浆钢管（2）长度为2m，相邻管路间采用配套管箍连接，PE管（5）插入钻孔内端，注浆钢管（2）根据封孔长度，插入若干节。
3.根据权利要求1所述的一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：靠近孔口的封孔棉纱（1）缠绕长度为0.1m，靠近孔底的内侧封孔棉纱（3）缠绕长度为0.2-0.3m，缠绕直径不大于75mm。
4.根据权利要求1所述的一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：PE管（5）注浆的区域为超前工作面30-40m。
5.根据权利要求1所述的一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：所述的低压大流量注浆，其注浆压力小于5MPa，注浆流量大于50L/min；所述的中压中流量注浆，其注浆压力为5-15MPa，注浆流量为20-50L/min；所述的高压小流量注浆，其注浆压力大于15MPa，注浆流量小于20L/min。
6.根据权利要求1所述的一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：所述封孔浆为双液注浆材料，由A料和B料两部分组成，其中：以A料总量为计算基准，A料按照质量比例由95%硫铝酸盐水泥、0.5%萘系减水剂、2%硫酸钠、1.2%羧甲基纤维素、1.3%葡萄糖酸钠组成；以B料总量为计算基准，B料按照质量比例由75%石膏、19%石灰、0.4%萘系减水剂、0.7%硫酸铝、4.2%羧甲基纤维素、0.7%葡萄糖酸钠组成；
使用时，水与A料或B料按照0.6-1.0：1的质量比例混合，分别得到A料料浆和B料料浆，A料料浆和B料料浆单独存放，硬化时间为≥6h；用双液注浆泵将混合均匀的A料料浆和B料料浆等体积混合，得混合浆液，混合浆液在0.5~3min以内初凝，在3~8min内终凝。
7.根据权利要求1所述的一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：所述充填浆为单液注浆材料，按照注浆材料总重量为计算基准，按照质量比例由68%超细硅酸盐水泥、8%超细粉煤灰、9%超细矿粉、12%硅灰、1.2%萘系减水剂、1.8%葡萄糖酸钠组成；使用时将注浆材料与水按照水/料=0.6~0.8：1的质量比例混合，将混合均匀的浆液采用单液注浆泵输送。
8.根据权利要求7所述的一种综采工作面构造区深孔分阶段增压注浆方法，其特征在于：所述超细硅酸盐水泥、超细粉煤灰和超细矿粉的平均粒径均小于10微米。
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