CN112814615A - 井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，包括洗孔：采用矿井压风系统对钻孔全程洗孔；下管：在钻孔中下入注浆管、返浆管；封堵：若钻孔为上向钻孔，对孔口及其上方的区域进行封堵，封堵的区域不高于注浆管端部；若钻孔为下向钻孔，对孔口及其下方的区域进行封堵，封堵的区域不低于返浆管端部；注浆；通过注浆管进行注浆，待返浆管返浆后，关闭返浆管，继续加压注浆，注浆压力达到5‑15MPa后停止注浆；间歇0.5‑1.5小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管，加压注浆至注浆压力为5‑15MPa后停止注浆。本发明的优点在于：能够防止瓦斯超限，确保断层带岩巷安全掘进。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，具体涉及一种井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法。
背景技术
地质构造带前探钻孔施工结束后，受断层影响，孔内瓦斯异常涌出，一般施工结束后在孔口采用聚氨酯封孔2m或采用封孔囊袋在钻孔孔口向里封堵20m左右，瓦斯积聚在孔内；后期在采掘过程中钻孔可能成为瓦斯异常涌出的通道，造成瓦斯超限事故。申请号为CN201410409721.8的中国发明专利公开了一种用于煤层瓦斯抽排钻孔的封孔方法，适用于高瓦斯煤矿中瓦斯抽排钻孔的闭实，主要由主抽管，副抽管，前囊袋，后囊袋，注浆管，多孔管，联接件，返浆管和爆破阀组成，能大幅提高封孔深度，解决瓦斯抽采过程中遇煤屑堵塞问题，形成的浆液凝结体可保障钻孔孔壁与抽放管组之间空隙填充的密实性和高强度性，避免了钻孔封孔不严、孔口漏气现象，大幅提高钻孔瓦斯抽放率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，以防止瓦斯超限，确保断层带岩巷安全掘进。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，包括如下步骤：
A、洗孔：钻孔施工结束后，采用矿井压风系统对钻孔全程洗孔，确保孔内畅通；
B、下管：在钻孔中下入注浆管、返浆管；
若钻孔为上向钻孔，则返浆管下入孔底，注浆管端部低于返浆管端部；
若钻孔为下向钻孔，则注浆管下入孔底，返浆管端部高于注浆管端部；
C、封堵：
若钻孔为上向钻孔，对孔口及其上方的区域进行封堵，封堵的区域不高于注浆管端部；
若钻孔为下向钻孔，对孔口及其下方的区域进行封堵，封堵的区域不低于返浆管端部；
D、注浆：通过注浆管进行注浆，待返浆管返浆后，关闭返浆管，继续加压注浆，注浆压力达到5-15MPa后停止注浆；
间歇0.5-1.5小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管，加压注浆至注浆压力为5-15MPa后停止注浆。
本发明中的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法在实际应用中，将注浆管的出口端位置设置较低，返浆管的入口设置较高，可确保浆液自下而上注入孔中，尽可能的使浆液充满孔中，注浆施工以注浆泵为动力源，利用泵的压力将配制好的、具有充塞胶结性能的浆液，通过钻孔(注浆管)注入巷道围岩的松散体和裂隙中，浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，防止瓦斯从钻孔或围岩裂隙中异常涌出，提高了岩体强度，使巷道保持稳定而不易产生破坏。在具体应用中，未采取钻孔注浆前，巷道位于DF13-1断层带法距25m至20m区域掘进期间，因断层裂隙瓦斯涌出，造成T1传感器最大0.35％，达三级预警，存在瓦斯超限风险。巷道距DF13-1断层带法距20m位置，采取钻孔注浆措施后，巷道掘进至DF13-1断层带法距10m期间，T1传感器最大0.02％，确保断层带岩巷安全掘进。
优化的，注浆采用注浆泵；
若钻孔为上向钻孔，所述注浆管连接至注浆泵，所述返浆管包括第一实管、第一花管，第一花管设置在第一实管上端；
若钻孔为下向钻孔，所述注浆管包括第二实管、第二花管，第二实管的入口连接至注浆泵，第二花管设置在第二实管的出口端。
优化的，下向钻孔孔内有积水的，通过注浆管将孔内积水排出。
优化的，注浆管连接至矿井压风系统进行排水。
优化的，步骤C中，采用囊袋封孔器封堵；
孔口处设置囊袋外堵头，孔中设置囊袋内堵头，囊袋外堵头与囊袋内堵头之间设置囊袋爆破阀；
若钻孔为上向钻孔，囊袋爆破阀设置在返浆管上；
若钻孔为下向钻孔，囊袋爆破阀设置在注浆管上。
优化的，封堵范围为从孔口至孔中15-25m。
优化的，所述注浆管、返浆管上均设置阀门，阀门位于孔外。
优化的，注浆结束后，再重复步骤D1-2次。
优化的，步骤D中，通过注浆管进行注浆，待返浆管返浆后，关闭返浆管，继续加压注浆，注浆压力达到10MPa后停止注浆；
间歇1小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管，加压注浆至注浆压力为10MPa后停止注浆。
优化的，注浆采用水泥浆液。
本发明的优点在于：
本发明中的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法在实际应用中，将注浆管的出口端位置设置较低，返浆管的入口设置较高，可确保浆液自下而上注入孔中，尽可能的使浆液充满孔中，注浆施工以注浆泵为动力源，利用泵的压力将配制好的、具有充塞胶结性能的浆液，通过钻孔(注浆管)注入巷道围岩的松散体和裂隙中，浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，防止瓦斯从钻孔或围岩裂隙中异常涌出，提高了岩体强度，使巷道保持稳定而不易产生破坏。在具体应用中，未采取钻孔注浆前，巷道位于DF13-1断层带法距25m至20m区域掘进期间，因断层裂隙瓦斯涌出，造成T1传感器最大0.35％，达三级预警，存在瓦斯超限风险。巷道距DF13-1断层带法距20m位置，采取钻孔注浆措施后，巷道掘进至DF13-1断层带法距10m期间，T1传感器最大0.02％，确保断层带岩巷安全掘进。
附图说明
图1为本发明实施例中上向钻孔时注浆封闭示意图；
图2为本发明实施例中下向钻孔时注浆封闭示意图；
其中，
注浆管-1、第二实管-11、第二花管-12；
返浆管-2、第一实管-21、第一花管-22；
注浆泵-3；
囊袋外堵头-4；
囊袋内堵头-5；
囊袋爆破阀-6。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，包括如下步骤：
A、洗孔：钻孔施工结束后，采用矿井压风系统对钻孔全程洗孔，确保孔内畅通；例如，可从矿井压风系统引出管路伸入孔中，并将孔中杂物吹出。
B、下管：在钻孔中下入注浆管1、返浆管2；
如图1所示，若钻孔为上向钻孔，则返浆管2下入孔底，注浆管1端部低于返浆管2端部；
如图2所示，若钻孔为下向钻孔，则注浆管1下入孔底，返浆管2端部高于注浆管1端部；下向钻孔孔内有积水的，通过注浆管1将孔内积水排出。注浆管1连接至矿井压风系统进行排水。如采用以压风为动力的泵将水抽出。
所述注浆管1、返浆管2上均设置阀门，阀门位于孔外，阀门采用截止阀或者闸阀。
C、封堵：
如图1所示，若钻孔为上向钻孔，对孔口及其上方的区域进行封堵，封堵的区域不高于注浆管1端部；
如图2所示，若钻孔为下向钻孔，对孔口及其下方的区域进行封堵，封堵的区域不低于返浆管2端部；
采用囊袋封孔器封堵；孔口处设置囊袋外堵头4，孔中设置囊袋内堵头5，囊袋外堵头4与囊袋内堵头5之间设置囊袋爆破阀6。
如图1所示，若钻孔为上向钻孔，囊袋爆破阀6设置在返浆管2上。
如图2所示，若钻孔为下向钻孔，囊袋爆破阀6设置在注浆管1上。
封堵范围为从孔口至孔中15-25m，本实施例中封堵范围为从孔口至孔中20m。
D、注浆：注浆采用水泥浆液。通过注浆管1进行注浆，待返浆管2返浆后，关闭返浆管2，继续加压注浆，注浆压力达到5MPa后停止注浆；
间歇0.5小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管2，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管2，加压注浆至注浆压力为5MPa后停止注浆，注浆采用注浆泵3，优选为液压注浆泵，本实施例中采用ZBY3-16-22型高压注浆泵。
如图1所示，若钻孔为上向钻孔，所述注浆管1连接至注浆泵3，注浆管1采用4分铁管，此4分铁管长度为22m，所述返浆管2包括第一实管21、第一花管22，第一花管22设置在第一实管21上端，第一实管21采用4分铁管，第一花管22长度为4m。
如图2所示，若钻孔为下向钻孔，所述注浆管1包括第二实管11、第二花管12，第二实管11的入口连接至注浆泵3，第二花管12设置在第二实管11的出口端，第二实管11采用4分铁管，第二花管12长度4m。返浆管2采用4分铁管，此4分铁管长度为22m。
注浆结束后，再重复步骤D1-2次。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：
步骤D中，通过注浆管1进行注浆，待返浆管2返浆后，关闭返浆管2，继续加压注浆，注浆压力达到10MPa后停止注浆；
间歇1小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管2，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管2，加压注浆至注浆压力为10MPa后停止注浆。
实施例三：
本实施例与实施例一的区别在于：
步骤D中，通过注浆管1进行注浆，待返浆管2返浆后，关闭返浆管2，继续加压注浆，注浆压力达到15MPa后停止注浆；
间歇1.5小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管2，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管2，加压注浆至注浆压力为15MPa后停止注浆。
采用上述方法后，钻孔施工及注浆情况下表1所示。
表1前探钻孔注浆完成工程表
本发明中的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法在实际应用中，将注浆管1的出口端位置设置较低，返浆管2的入口设置较高，可确保浆液自下而上注入孔中，尽可能的使浆液充满孔中，注浆施工以注浆泵为动力源，利用泵的压力将配制好的、具有充塞胶结性能的浆液，通过钻孔(注浆管)注入巷道围岩的松散体和裂隙中，浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，防止瓦斯从钻孔或围岩裂隙中异常涌出，提高了岩体强度，使巷道保持稳定而不易产生破坏。在具体应用中，未采取钻孔注浆前，巷道位于DF13-1断层带法距25m至20m区域掘进期间，因断层裂隙瓦斯涌出，造成T1传感器最大0.35％，达三级预警，存在瓦斯超限风险。巷道距DF13-1断层带法距20m位置，采取钻孔注浆措施后，巷道掘进至DF13-1断层带法距10m期间，T1传感器最大0.02％，确保断层带岩巷安全掘进。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、洗孔：钻孔施工结束后，采用矿井压风系统对钻孔全程洗孔，确保孔内畅通；
B、下管：在钻孔中下入注浆管(1)、返浆管(2)；
若钻孔为上向钻孔，则返浆管(2)下入孔底，注浆管(1)端部低于返浆管(2)端部；
若钻孔为下向钻孔，则注浆管(1)下入孔底，返浆管(2)端部高于注浆管(1)端部；
C、封堵：
若钻孔为上向钻孔，对孔口及其上方的区域进行封堵，封堵的区域不高于注浆管(1)端部；
若钻孔为下向钻孔，对孔口及其下方的区域进行封堵，封堵的区域不低于返浆管(2)端部；
D、注浆：通过注浆管(1)进行注浆，待返浆管(2)返浆后，关闭返浆管(2)，继续加压注浆，注浆压力达到5-15MPa后停止注浆；
间歇0.5-1.5小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管(2)，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管(2)，加压注浆至注浆压力为5-15MPa后停止注浆。
2.根据权利要求1所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：注浆采用注浆泵(3)；
若钻孔为上向钻孔，所述注浆管(1)连接至注浆泵(3)，所述返浆管(2)包括第一实管(21)、第一花管(22)，第一花管(22)设置在第一实管(21)上端；
若钻孔为下向钻孔，所述注浆管(1)包括第二实管(11)、第二花管(12)，第二实管(11)的入口连接至注浆泵(3)，第二花管(12)设置在第二实管(11)的出口端。
3.根据权利要求1所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：下向钻孔孔内有积水的，通过注浆管(1)将孔内积水排出。
4.根据权利要求3所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：注浆管(1)连接至矿井压风系统进行排水。
5.根据权利要求1所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：步骤C中，采用囊袋封孔器封堵；
孔口处设置囊袋外堵头(4)，孔中设置囊袋内堵头(5)，囊袋外堵头(4)与囊袋内堵头(5)之间设置囊袋爆破阀(6)；
若钻孔为上向钻孔，囊袋爆破阀(6)设置在返浆管(2)上；
若钻孔为下向钻孔，囊袋爆破阀(6)设置在注浆管(1)上。
6.根据权利要求5所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：封堵范围为从孔口至孔中15-25m。
7.根据权利要求1所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：所述注浆管(1)、返浆管(2)上均设置阀门，阀门位于孔外。
8.根据权利要求1所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：注浆结束后，再重复步骤D1-2次。
9.根据权利要求1所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：步骤D中，通过注浆管(1)进行注浆，待返浆管(2)返浆后，关闭返浆管(2)，继续加压注浆，注浆压力达到10MPa后停止注浆；
间歇1小时，待孔内浆液沉淀后，打开返浆管(2)，继续加压注浆，压出孔内清水，直至返出浆液后，关闭返浆管(2)，加压注浆至注浆压力为10MPa后停止注浆。
10.根据权利要求1所述的井下地质构造带前探钻孔注浆封闭方法，其特征在于：注浆采用水泥浆液。
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