CN112240213A - 一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法 - Google Patents

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赵章
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Abstract

本发明提供一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,包括如下步骤:步骤1,分析矿井和工作面的水文地质条件以及加固改造后发生突水的原因,采集并分析获得向背斜轴部以及构造密集发育的地段水文地质条件;步骤2,确定水文地质异常块段的划分标准即工作面含水层改造和底板注浆加固延深层位的条件,确定在施工过程中需要延深加固层位和加密钻孔密度的地质情况,以及确定实施煤层底板注浆加固与改造所采取的原则;步骤3,在进行煤层底板注浆加固与改造过程中,当出现步骤2中的水文异常块段时采取垂向上延深层位和平面上加密钻孔的方法进行处理,直至水文异常地段验证孔符合结束和效果评价标准。

Description

一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法
技术领域
本发明涉及煤矿水害防治技术领域,特别是涉及一种井下煤层底板注浆加固与改造技术方法。
背景技术
煤层底板注浆加固与改造技术是煤矿广泛应用的一种水害治理技术方法,煤层底板注浆加固与改造技术,是成熟的煤矿防治水技术,但国内仍有不少事例,甚至是大水矿区在采取该措施后,仍然发生了较大突水事故甚或是淹井事故,上述事例说明煤层底板注浆加固与改造技术还有不完善和待改进的地方,其原因就是对水文地质条件分析认识不到位,关键的核心技术要点未掌握所导致。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种井下煤层底板注浆加固与改造技术方法,解决煤矿回采工作面,在采用煤层底板注浆加固与改造技术后仍然发生突水的技术难题,在采用本技术后可大幅度地降低煤层底板发生突水的几率甚至不再发生突水,保障煤矿安全生产。
本发明目的在于提供一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,包括如下步骤:
步骤1,分析矿井和工作面的水文地质条件以及加固改造后发生突水的原因,采集并分析获得向背斜轴部以及构造密集发育的地段水文地质条件;
步骤2,确定水文地质异常块段的划分标准即工作面含水层改造和底板注浆加固延深层位的条件,确定在施工过程中需要延深加固层位和加密钻孔密度的地质情况,以及确定实施煤层底板注浆加固与改造所采取的原则;
步骤3,在进行煤层底板注浆加固与改造过程中,当出现步骤2中的水文异常块段时采取垂向上延深层位和平面上加密钻孔的方法进行处理,直至水文异常地段验证孔符合结束和效果评价标准。
优选的,所述步骤1包括:
步骤11,自然条件下,一般向背斜轴部以及构造交叉地段,自上而下集中密集发育垂向裂隙,不仅含水层而且隔水层中也发育,从平面和垂向上呈带状发育,发育奥灰含水层导高,属于水害防治的重点块段,采用正常地段的孔间距和治理层位来治理达不到治理效果;
步骤12,水文异常地段奥灰含水层对隔水层的作用点,已上移至其中一层煤系薄层灰岩含水层,隔水层厚度已由M缩减为M1、M2、M3,M>M3>M2>M1,根据《煤矿防治水细则》突水系数公式T=P/M,计算获得T1>T2>T3>T,水文异常地段回采具有较大突水风险。
优选的,所述步骤2所述确定在施工过程中需要延深加固层位和加密钻孔密度的地质情况包括:
(1)回采工作面水位、水量、水温出现异常的块段;
(2)回采工作面各种构造发育、构造复合、交叉的块段;
(3)回采工作面褶曲轴部地段;
(4)回采工作面裂隙发育、地层破碎地段;
(5)回采工作面或附近发育隐伏导水通道;
(6)矿井水文地质类型复杂以上且采深超过800m的地段;
(7)大断层附近,次生构造和裂隙发育地段。
优选的,所述步骤2所述实施煤层底板注浆加固与改造所采取的原则包括:
(1)“全覆盖宏观探查与治理,突出异常地段立体治理,强化效果验证”的原则,一般地段按正常的扩散半径来布置钻孔,水文异常地段强化立体治理;
(2)当工作面出现水文异常、发现导水通道或者是采深较大、突水系数接近临界值的块段或者是各种构造的交叉、向背斜轴部附近地段时,垂向上加固的层位在原来加固层位的基础上,还必须向深部延深1~2个含水层层位,而且是加固的重点,平面上钻孔间距密度要加大,结束标准依据检验孔的资料来确定,直至符合标准,其中所述向深部延深1~2个含水层层位是根据具体地段的水压计算需延深的具体深度的;
(3)其它正常地段按一般扩散半径来布置即可;
(4)其核心就是当出现水文异常时,就要采取垂向上延深层位和平面上加密钻孔的方法进行处理,并且要强化效果验证,最终要以验证孔资料作为注浆加固与改造效果的结束标准和评价依据。
优选的,所述步骤3实施结束标准和效果评价以最终验证孔的资料为原则,即所施工的验证孔单孔涌水量、水压、结束泵量、结束时间要达到设计要求;否则,继续加密钻孔,直至水文异常地段验证孔符合结束和效果评价标准。
优选的,所述步骤3的钻孔根据具体地段的水压计算需延深的具体深度和含水层。
本发明的有益效果:该方法丰富和发展了煤层底板注浆加固与改造技术,是煤矿水害防治理论的发展和创新;采用该技术方法,能有效解决目前在采用煤层底板注浆加固与改造技术后,仍然导致突水的问题,保证安全生产;为煤矿防治薄层灰岩含水层和奥灰含水层水害提出了新的防治理念和一条新的防治技术途径;采用该技术简单易行且具经济合理性;具有明显的安全生产技术效益;能最大程度地减少因水害造成的经济损失;具有良好的社会效益和经济效益;具有良好的推广使用价值。
附图说明
附图1为根据本发明实施例的水文异常地段底板注浆加固加密平面布置示意图;
附图2为根据本发明实施例的向斜地州构造且为水文异常地段底板注浆加固加密示意图;
附图3为根据本发明实施例的背斜地质构造且为水文异常地段底板注浆加固加密示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明,但并不用来限制本发明的保护范围。
参见图1-3,本实施例提供一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,包括如下步骤:
步骤1,防治水理念的提升,深化水文地质条件的分析与认识:首先分析矿井和工作面的水文地质条件以及加固改造后发生突水的原因,强化对向背斜轴部以及构造密集发育等地段水文地质条件的认识,分析一:自然条件下,一般向背斜轴部以及构造交叉等地段,自上而下集中密集发育垂向裂隙,不仅含水层而且隔水层中也发育,一般从平面和垂向上呈带状发育(图1、图2),这些地段往往发育奥灰含水层导高,是水害防治的重点块段,不难分析用正常地段的孔间距和治理层位来治理,显然达不到治理效果,这是发生突水原因之一;分析二:水文异常地段奥灰含水层对隔水层的作用点,已上移至煤系薄层灰岩含水层(一)或(二)或(三),显而易见,隔水层厚度已由M缩减为M1、 M2、M3,M>M3>M2>M1,根据《煤矿防治水细则》突水系数公式T=P/M,计算T1>T2>T3>T,也不难分析得出,水文异常地段回采具有较大突水风险。基于上述分析,在进行煤层底板注浆加固与改造时,⑴应采取“全覆盖宏观探查与治理,突出异常地段立体治理,强化效果验证”的原则,一般地段按正常的扩散半径来布置钻孔,水文异常地段强化立体治理;⑵当工作面出现水文异常、发现导水通道或者是采深较大、突水系数接近临界值的块段或者是各种构造的交叉、向背斜轴部附近地段时,垂向上加固的层位在原来加固层位的基础上,还必须向深部延深1~2个含水层层位(应根据具体地段的水压计算需延深的具体深度),而且是加固的重点,平面上钻孔间距密度要加大,结束标准依据检验孔的资料来确定,直至符合标准;⑶其它正常地段按一般扩散半径来布置即可。⑷其核心就是当出现水文异常时,就要采取垂向上延深层位和平面上加密钻孔的方法进行处理,并且要强化效果验证,最终要以验证孔资料作为注浆加固与改造效果的结束标准和评价依据。
步骤2,基于以上分析与认识,不难总结出水文地质异常块段的划分标准即工作面含水层改造和底板注浆加固延深层位的条件,在施工过程中如出现如下情况,则需要延深加固层位和加密钻孔密度:
⑴回采工作面水位、水量、水温出现异常的块段;
⑵回采工作面各种构造发育、构造复合、交叉的块段;
⑶回采工作面褶曲轴部地段;
⑷回采工作面裂隙发育、地层破碎地段;
⑸回采工作面或附近发育隐伏导水通道;
⑹矿井水文地质类型复杂以上且采深超过800m的地段;
⑺大断层附近,次生构造和裂隙发育地段;
⑻其他特殊情况;
步骤3,在进行煤层底板注浆加固与改造过程中,就要根据上述步骤,当出现水文异常块段时步即骤二任何一条时,就要采取垂向上延深层位和平面上加密钻孔的方法进行处理(应根据具体地段的水压计算需延深的具体深度和含水层),如图1、图2、图3所示,结束标准和效果评价以最终验证孔的资料为原则,即所施工的验证孔单孔涌水量、水压、结束泵量、结束时间要达到设计要求。否则,继续加密钻孔,直至水文异常地段验证孔符合结束和效果评价标准。
本实施例的方法丰富和发展了煤层底板注浆加固与改造技术,是煤矿水害防治理论的发展和创新;采用该技术方法,能有效解决目前在采用煤层底板注浆加固与改造技术后,仍然导致突水的问题,保证安全生产;为煤矿防治薄层灰岩含水层和奥灰含水层水害提出了新的防治理念和一条新的防治技术途径;采用该技术简单易行且具经济合理性;具有明显的安全生产技术效益;能最大程度地减少因水害造成的经济损失;具有良好的社会效益和经济效益;具有良好的推广使用价值。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时本领域的一般技术人员,根据本发明的实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1,分析矿井和工作面的水文地质条件以及加固改造后发生突水的原因,采集并分析获得向背斜轴部以及构造密集发育的地段水文地质条件;
步骤2,确定水文地质异常块段的划分标准即工作面含水层改造和底板注浆加固延深层位的条件,确定在施工过程中需要延深加固层位和加密钻孔密度的地质情况,以及确定实施煤层底板注浆加固与改造所采取的原则;
步骤3,在进行煤层底板注浆加固与改造过程中,当出现步骤2中的水文异常块段时采取垂向上延深层位和平面上加密钻孔的方法进行处理,直至水文异常地段验证孔符合结束和效果评价标准。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,其特征在于所述步骤1包括:
步骤11,自然条件下,一般向背斜轴部以及构造交叉地段,自上而下集中密集发育垂向裂隙,不仅含水层而且隔水层中也发育,从平面和垂向上呈带状发育,发育奥灰含水层导高,属于水害防治的重点块段,采用正常地段的孔间距和治理层位来治理达不到治理效果;
步骤12,水文异常地段奥灰含水层对隔水层的作用点,已上移至其中一层煤系薄层灰岩含水层,隔水层厚度已由M缩减为M1、M2、M3,M>M3>M2>M1,根据《煤矿防治水细则》突水系数公式T=P/M,计算获得T1>T2>T3>T,水文异常地段回采具有较大突水风险。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,其特征在于所述步骤2所述确定在施工过程中需要延深加固层位和加密钻孔密度的地质情况包括:
(1)回采工作面水位、水量、水温出现异常的块段;
(2)回采工作面各种构造发育、构造复合、交叉的块段;
(3)回采工作面褶曲轴部地段;
(4)回采工作面裂隙发育、地层破碎地段;
(5)回采工作面或附近发育隐伏导水通道;
(6)矿井水文地质类型复杂以上且采深超过800m的地段;
(7)大断层附近,次生构造和裂隙发育地段。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,其特征在于所述步骤2所述实施煤层底板注浆加固与改造所采取的原则包括:
(1)“全覆盖宏观探查与治理,突出异常地段立体治理,强化效果验证”的原则,一般地段按正常的扩散半径来布置钻孔,水文异常地段强化立体治理;
(2)当工作面出现水文异常、发现导水通道或者是采深较大、突水系数接近临界值的块段或者是各种构造的交叉、向背斜轴部附近地段时,垂向上加固的层位在原来加固层位的基础上,还必须向深部延深1~2个含水层层位,而且是加固的重点,平面上钻孔间距密度要加大,结束标准依据检验孔的资料来确定,直至符合标准,其中所述向深部延深1~2个含水层层位是根据具体地段的水压计算需延深的具体深度的;
(3)其它正常地段按一般扩散半径来布置即可;
(4)其核心就是当出现水文异常时,就要采取垂向上延深层位和平面上加密钻孔的方法进行处理,并且要强化效果验证,最终要以验证孔资料作为注浆加固与改造效果的结束标准和评价依据。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,其特征在于所述步骤3实施结束标准和效果评价以最终验证孔的资料为原则,即所施工的验证孔单孔涌水量、水压、结束泵量、结束时间要达到设计要求;否则,继续加密钻孔,直至水文异常地段验证孔符合结束和效果评价标准。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下煤层底板注浆加固与改造的方法,其特征在于所述步骤3的钻孔根据具体地段的水压计算需延深的具体深度和含水层。
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