CN111444620B - 一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，根据垮落带高度统计经验公式、UDEC数值模型计算和关键层分析三种方法得出垮落带高度后，综合分析确定充填钻孔终孔高度，然后确定充填钻孔起点高度，再确定充填钻孔的煤层底板投影长度，进一步确定钻孔水平夹角、钻孔长度和钻孔直径。本发明能够根据充填工作面的具体地质条件确定合理的邻位注浆充填钻孔的关键参数，方法简单，易于操作，有利于钻孔施工安全和提高钻孔的单孔充填量。

Description

一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法
技术领域
本发明涉及一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，适用于煤矿利用浆体充填技术进行邻位注浆充填时充填钻孔的参数确定。
背景技术
随着我国煤炭的高强度开采，在煤矿生产过程中产生了大量的煤矸石固体废弃物，由于煤矸石产量的巨大，已逐步成为我国的第一大工业固废。为了适应国家日趋严格的环保政策，浆体充填作为一种高效率、大能力、低干扰的新型煤矸石固体废弃物处置方式，已逐步在我国西部煤炭生产基地得到了一定程度的推广。
通过浆体充填技术可以将煤矸石固体废弃物制成浆体通过多种途径充填进采空区的垮落空间，实现对煤矸石固体废弃物的无害化处置。而邻位注浆充填作浆体充填技术体系中一种重要的技术手段，在双巷布置的工作面中具有极大的技术优势和重要的应用价值。邻位注浆充填钻孔按照布置位置可分为顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔，在邻位注浆充填的过程中单个钻孔的布置参数对单孔充填量起到一定的决定作用，因此邻位注浆钻孔参数的合理确定成为邻位注浆充填技术的关键因素之一。
发明内容
邻位注浆充填钻孔主要分为顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔，本发明的目的在于提供一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，通过计算的方法确定两种类型钻孔合理的钻孔起点高度、终点高度、煤层底板投影长度、钻孔角度和钻孔直径等关键参数，根据确定的关键钻孔参数精准的指导充填钻孔的现场施工。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，包括以下参数的确定：钻孔终孔距离煤层底板的高度、钻孔起点距煤层底板的高度、充填钻孔水平夹角、充填钻孔长度以及充填钻孔直径；其中，
邻位注浆充填钻孔终孔距离煤层底板的高度计算方法，包括以下步骤：
1)分别根据垮落带高度统计经验公式、UDEC数值模型计算和关键层分析三种方法计算得出工作面顶板岩层的垮落带高度H垮1、H垮2、H垮3；
2)按照下式计算顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔的终孔距离煤层底板的高度：H终＝min{H垮1,H垮2,H垮3}-h；式中min{H垮1,H垮2,H垮3}为H垮1、H垮2、H垮3中的最小值，h为钻孔距裂隙带安全距离；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔起点距煤层底板高度均按照下式计算：H起＝M煤层-a；式中M煤为所采煤层厚度，a为钻孔上部留设施工安全距离；
邻位注浆充填钻孔水平夹角的计算方法，包括以下步骤：
a)按照下式计算顺槽邻位注浆充填钻孔的煤层底板投影长度：
L顺投＝W煤柱+L弧形三角块，式中W煤柱为区段煤柱宽度，L弧形三角块为充填工作面弧形三角块的长度；
b)按照下式计算联巷邻位注浆充填钻孔的煤层底板投影长度：
L联投＝W煤柱+L弧形三角块-L密闭，式中W煤柱为区段煤柱宽度，L弧形三角块为充填工作面弧形三角块的长度，L密闭为密闭墙内错长度；
c)计算顺槽邻位注浆充填钻孔水平夹角α顺＝arctan((H终-H起)/L顺投)，计算联巷邻位注浆充填钻孔水平夹角α联＝arctan((H终-H起)/L联投)；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔的钻孔长度按照下式计算：
计算顺槽邻位注浆充填钻孔长度L顺＝L顺投/cosα顺，计算联巷邻位注浆充填钻孔长度L联＝L联投/cosα联；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔直径均按照下式计算：
D＝D充填管+2Δ；式中D充填管为顺槽中充填支管的管道外径，Δ为套管和钻孔之间的固管层厚度。
本发明进一步的改进在于，钻孔距裂隙带安全距离h根据具体钻孔施工情况确定，取值范围1～3m。
本发明进一步的改进在于，钻孔上部留设施工安全距离a根据具体钻孔施工情况确定，取值范围0～200mm。
本发明进一步的改进在于，密闭墙内错长度L密闭根据巷道具体情况确定，取值范围为0～6m。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，能够根据充填工作面的具体地质条件确定合理的钻孔起点高度、终点高度、煤层底板投影长度、钻孔角度和钻孔直径等关键参数，按照合理的钻孔参数施工钻孔，可以确保钻孔的终孔位置位于采空区地应力区的垮落带内，并在与裂隙带保持合理的安全距离条件下达到最大的充填出料高度，有利于提高钻孔的单孔充填量和充填效果，本方法对于优化邻位注浆充填技术，丰富浆体充填理论体系具有重要意义。
附图说明
图1是顺槽邻位注浆充填钻孔的剖面图；
图2是联巷邻位注浆充填钻孔的剖面图。
附图标记说明：
1—相邻工作面回风巷，2—工作面采空区，3—本工作面原运输巷，4—本工作面原回风巷，5—直接顶，6—基本顶，7—顺槽邻位注浆充填钻孔，8—联巷邻位注浆充填钻孔，9—联络巷内密闭墙。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
实施例
以某榆林地区某煤矿的浆体充填工作面为例，煤层厚度为3.2m，煤柱宽度为为13m，回采期间工作面周期来压步距为13m，煤层顶板自下至上以此为泥岩(0.2m)，粉砂岩(1.8m)，中粒砂岩(3.2m)，粉砂岩(5.0m)，细粒砂岩(8.0m)，充填支管型号为DN150(外径169mm，内径150mm)。
利用本发明的方法进行邻位注浆充填钻孔参数的确定。图1是顺槽邻位注浆充填钻孔的剖面图，相邻工作面回风巷1与本工作面原运输巷3之间留设有保护煤柱，直接顶5垮落后形成采空区垮落带，由于原有巷道存在支护因此本工作面原运输巷3和本工作面原回风巷4不会完全进入垮落带，顺槽邻位注浆充填钻孔7从相邻工作面回风巷1中钻进到工作面采空区2的垮落带内进行邻位注浆充填，注浆位置位于基本顶6下方一定距离；图2是联巷邻位注浆充填钻孔8的剖面图，相邻工作面回风巷1与本工作面原运输巷3之间留设有保护煤柱，直接顶5垮落后形成采空区垮落带，由于原有巷道存在支护因此本工作面原运输巷3和本工作面原回风巷4不会完全进入垮落带，联巷邻位注浆充填钻孔8从煤柱中联络巷内密闭墙9位置钻进到工作面采空区2的垮落带内进行邻位注浆充填，注浆位置位于基本顶6下方一定距离。
本发明的一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，其特征在于，包括以下参数：钻孔终孔距离煤层底板的高度、钻孔起点距煤层底板的高度、充填钻孔水平夹角、充填钻孔长度、充填钻孔直径。
邻位注浆充填钻孔终孔距离煤层底板的高度计算方法，其特征在于包括以下步骤：
1)分别根据垮落带高度统计经验公式、UDEC数值模型计算和关键层分析三种方法计算得出工作面顶板岩层的垮落带高度H垮1＝9.4m、H垮2＝8.4m、H垮3＝8.4m；
2)按照下式计算顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔8的终孔距离煤层底板的高度：H终＝min{H垮1,H垮2,H垮3}-h＝7.0m，h为钻孔距裂隙带安全距离取1.4m；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔起点距煤层底板高度均按照下式计算：H起＝M煤层-a＝3.2m。
邻位注浆充填钻孔水平夹角的计算方法，其特征在于包括以下步骤：
a)按照下式计算顺槽邻位注浆充填钻孔的煤层底板投影长度：L顺投＝W煤柱+L弧形三角块＝26.0m；
b)按照下式计算联巷邻位注浆充填钻孔的煤层底板投影长度：L联投＝W煤柱+L弧形三角块-L密闭＝20.0m，L密闭此处根据现场情况取6.0m；
c)计算顺槽邻位注浆充填钻孔水平夹角α顺＝arctan((H终-H起)/L顺投)＝9°，计算联巷邻位注浆充填钻孔水平夹角α联＝arctan((H终-H起)/L联投)＝11°；
计算顺槽邻位注浆充填钻孔长度L顺＝L顺投/cosα顺＝26.3m，计算联巷邻位注浆充填钻孔长度L联＝L联投/cosα联＝20.4m；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔直径均按照下式计算：D＝D充填管+2Δ＝175mm；式中D充填管此处取159mm，Δ取8mm。

Claims (4)

1.一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，其特征在于，包括以下参数的确定：钻孔终孔距离煤层底板的高度、钻孔起点距煤层底板的高度、充填钻孔水平夹角、充填钻孔长度以及充填钻孔直径；其中，
邻位注浆充填钻孔终孔距离煤层底板的高度计算方法，包括以下步骤：
1)分别根据垮落带高度统计经验公式、UDEC数值模型计算和关键层分析三种方法计算得出工作面顶板岩层的垮落带高度H垮1、H垮2、H垮3；
2)按照下式计算顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔的终孔距离煤层底板的高度：H终＝min{H垮1,H垮2,H垮3}-h；式中min{H垮1,H垮2,H垮3}为H垮1、H垮2、H垮3中的最小值，h为钻孔距裂隙带安全距离；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔起点距煤层底板高度均按照下式计算：H起＝M煤层-a；式中M煤为所采煤层厚度，a为钻孔上部留设施工安全距离；
邻位注浆充填钻孔水平夹角的计算方法，包括以下步骤：
a)按照下式计算顺槽邻位注浆充填钻孔的煤层底板投影长度：
L顺投＝W煤柱+L弧形三角块，式中W煤柱为区段煤柱宽度，L弧形三角块为充填工作面弧形三角块的长度；
b)按照下式计算联巷邻位注浆充填钻孔的煤层底板投影长度：
L联投＝W煤柱+L弧形三角块-L密闭，式中W煤柱为区段煤柱宽度，L弧形三角块为充填工作面弧形三角块的长度，L密闭为密闭墙内错长度；
c)计算顺槽邻位注浆充填钻孔水平夹角α顺＝arctan((H终-H起)/L顺投)，计算联巷邻位注浆充填钻孔水平夹角α联＝arctan((H终-H起)/L联投)；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔的钻孔长度按照下式计算：
计算顺槽邻位注浆充填钻孔长度L顺＝L顺投/cosα顺，计算联巷邻位注浆充填钻孔长度L联＝L联投/cosα联；
顺槽邻位注浆充填钻孔和联巷邻位注浆充填钻孔直径均按照下式计算：
D＝D充填管+2Δ；式中D充填管为顺槽中充填支管的管道外径，Δ为套管和钻孔之间的固管层厚度。
2.根据权利要求1所述的一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，其特征在于，钻孔距裂隙带安全距离h根据具体钻孔施工情况确定，取值范围1～3m。
3.根据权利要求1所述的一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，其特征在于，钻孔上部留设施工安全距离a根据具体钻孔施工情况确定，取值范围0～200mm。
4.根据权利要求1所述的一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法，其特征在于，密闭墙内错长度L密闭根据巷道具体情况确定，取值范围为0～6m。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112031775B (zh) * 2020-09-11 2022-05-03 陈卫军 一种新型煤矿冲击地压治理方法
CN113107487B (zh) * 2021-04-20 2024-02-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 煤层顶板套管水平长钻孔随采随充生态采煤方法及系统
CN114017106B (zh) * 2021-11-03 2023-10-27 中煤能源研究院有限责任公司 一种矸石井下邻位注浆充填能力计算方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016041392A1 (zh) * 2014-09-19 2016-03-24 中国矿业大学 一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法
CN106907152A (zh) * 2017-04-06 2017-06-30 安徽理工大学 一种土型注浆钻孔布置及注浆方法
CN110735663A (zh) * 2019-10-24 2020-01-31 中煤能源研究院有限责任公司 一种垮落带内地面注浆充填浆体形态相似模拟方法
CN110778317A (zh) * 2019-11-12 2020-02-11 中煤能源研究院有限责任公司 一种采动过程中垮落带内地面注浆充填钻孔结构施工方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016041392A1 (zh) * 2014-09-19 2016-03-24 中国矿业大学 一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法
CN106907152A (zh) * 2017-04-06 2017-06-30 安徽理工大学 一种土型注浆钻孔布置及注浆方法
CN110735663A (zh) * 2019-10-24 2020-01-31 中煤能源研究院有限责任公司 一种垮落带内地面注浆充填浆体形态相似模拟方法
CN110778317A (zh) * 2019-11-12 2020-02-11 中煤能源研究院有限责任公司 一种采动过程中垮落带内地面注浆充填钻孔结构施工方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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覆岩垮落带高度对高位钻孔瓦斯抽放效果影响的研究;黄森林;《矿业安全与环保》;20131121(第06期);全文 *

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