CN113107423A - 一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，包括步骤A：配置含有荧光剂的水泥浆液；步骤B：在钻场上施工第一分支孔，进行注浆封堵；步骤C：在第一分支孔周围施工第二分支孔，钻进至三灰区域时，以一定的倾斜角向中心分支孔方向钻进；步骤D：在检测到荧光剂时，标记钻进位置；步骤E：根据钻进位置与中心分支孔的直线距离确定浆液扩散半径，以原路径继续钻进或重新确定第二分支孔的位置；步骤F：根据扩散半径施工其他分支孔。本发明的优点在于：通过添加荧光剂以方便追踪，通过在旁边的分支孔中倾斜钻进确定注浆扩散半径，为底板注浆防治水害提供指导，能够确定分支孔的施工间距和位置，提高安全性。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿水害防治技术领域，尤其涉及一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法。
背景技术
长期以来，煤系底板岩溶水水害防治一直是华北煤田煤矿防治水的重点。特别是煤矿向深部延伸开采，高地压、高水压、高地温“三高”条件下，岩溶水突水威胁更大，因而底板岩溶水害的防治受到煤矿企业和专家学者的高度重视。
目前，底板水害防治普遍采用地面定向钻高压注浆技术，对太原群上组三灰薄层灰岩(简称“三灰”)进行区域性加固改造，在增加底板隔水层厚度的同时，对穿过三灰岩溶裂隙及导水通道进行有效封堵。
从工程实践看，区域治理的效果是，增加煤层底板隔水层有效厚度20m左右(淮北矿区)，并且可封堵导水构造以阻断开采范围内太原群三灰以下的补给水源向矿坑的充水通道。从目前的文献看，在地层深部构造复杂条件下，注浆工程浆液扩散机理研究近乎空白。目前来看，底板注浆分支孔间距一般根据经验值设定，但是不同的地质构造及水文地质构造条件下，可能存在以下问题：一是浆液扩散半径问题；决定了分支孔间距设计及效果、成本。若取值过小，治理成本会大大提高；若取值过大，加固和堵水效果难以保障，存在安全隐患；二是构造复杂条件下的浆液扩散半径问题。底板治理井田构造复杂，深部受注层结构构造的不确定性增强，注浆跟层难度大，浆液扩散会受到构造约束，顺层注浆的有效性受到关注。
公开号为CN104895595A的发明专利申请公开了一种确定锚杆注浆时注浆液扩散范围及规律的方法，通过地质观测和压力监测实现对浆液扩散范围的确定，需要在扩散范围内施工很多监测点，另外还需要布置传感器监测数据，成本投入大，施工时间长，使用及其不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于水溶性荧光剂识别注浆浆液扩散范围从而进行底板注浆防治的方法，以克服现有技术成本高的问题，操作复杂的问题。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，包括
步骤A：配置含有荧光剂的水泥浆液，以降低直接投放荧光粉可能带来的误差；
步骤B：在待注浆治理的钻场上施工出第一分支孔，使用带有荧光剂的水泥浆液进行注浆封堵；
步骤C：以第一分支孔作为中心分支孔根据预设间距在其周围施工第二分支孔，第二分支孔钻进至三灰区域时，以一定的倾斜角向中心分支孔方向钻进；
步骤D：检测第二分支孔提取出来的岩屑，在检测到荧光剂时，标记钻进位置；
步骤E：根据钻进位置与中心分支孔的直线距离确定浆液扩散半径，如果第二分支孔与中心分支孔的间距超过扩散半径的两倍，根据扩散半径重新确定第二分支孔的位置，如果未超过扩散半径的两倍，回到第二分支孔进入三灰区域的位置，以原路径钻进注浆；
步骤F：在钻场上施工其他分支孔进行注浆，相邻分支孔的间距根据步骤E测定的扩散半径设置。
本发明通过在水泥浆液中添加荧光剂以方便追踪，通过在旁边的分支孔中倾斜钻进提取岩屑，根据提取到含有荧光剂的岩屑位置确定注浆扩散半径，即可确定分支孔的间距是否合理，为底板注浆防治水害提供指导，从而能够确定分支孔的施工间距和位置，有效的进行底板注浆施工，提高安全性，不需要设置大量传感器检测扩散位置，降低成本，施工方便。
优选的，配置水泥浆液的方法为：在注浆站将水泥投入二次搅拌池时，按比例加入荧光剂，并搅拌均匀，所述荧光剂的质量浓度为2.5％。
优选的，步骤C中在第一分支孔周围施工第二分支孔时，间距根据经验设置。
优选的，步骤C中的钻进倾斜角为15°～45°，角度根据地层和钻机性能确定。
优选的，步骤D中通过荧光灯或显微镜观察岩屑。
优选的，步骤D中在检测到荧光剂时，继续沿倾斜路径钻进一定距离观察岩屑。
优选的，步骤F中的分支孔相邻分支孔的间距不超过扩散半径的两倍。
优选的，所述步骤F中以第一分支孔之外的其他分支孔作为中心分支孔时，其周围的分支孔与中心分支孔的间距根据与中心分支孔距离最近的已注浆分支孔对应的扩散半径确定，并重复步骤C—E，直到完成该钻场的注浆工作。
本发明提供的基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法的优点在于：通过在水泥浆液中添加荧光剂以方便追踪，通过在旁边的分支孔中倾斜钻进提取岩屑，根据提取到含有荧光剂的岩屑位置确定注浆扩散半径，即可确定分支孔的间距是否合理，为底板注浆防治水害提供指导，从而能够确定分支孔的施工间距和位置，有效的进行底板注浆施工，提高安全性，不需要设置大量传感器检测扩散位置，降低成本，施工方便。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法的分支孔施工示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明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。
如图1所示，本实施例提供了一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，包括步骤A：配置含有荧光剂的水泥浆液；
注浆站一般包括两级水泥搅拌池，将一定配比的水泥和水加入密闭的一级搅拌池内进行搅拌，搅拌完成后将一级搅拌池内的初浆投入二级搅拌池，将荧光剂按预设比例投入到二级搅拌池内，搅拌均匀即可供注浆使用，荧光剂的质量浓度为1％～10％，以2.5％的比例效果较好。
步骤B：在待注浆治理的钻场上施工出第一分支孔1，使用带有荧光剂的水泥浆液进行注浆封堵；
步骤C：以第一分支孔1作为中心分支孔根据预设间距在其周围施工第二分支孔2，其中预设间距为经验值，可以根据钻场所在区域的地质特征进行设置。当第二分支孔2钻进至三灰区域A点时，以一定的倾斜角向中心分支孔方向钻进；钻孔时主要通过岩性判断钻进位置，在煤层底板之下，第三层灰岩即为三灰区域，另外还可以根据钻进区域煤层底板等高线，钻进速度和伽马曲线确定是否到达三灰区域。所述倾斜角设置为15°～45°，优选为25°，具体角度根据地层和钻机性能确定，不同分支孔的倾斜角度不一定相同，如图1中第二分支孔2和第三分支孔3向第一分支孔钻进时的倾斜角分别设置为α和β，此处的角度值可以相同，也可以不同。
步骤D：检测第二分支孔2提取出来的岩屑，通过荧光灯或显微镜观察岩屑，在检测到荧光剂时，标记钻进位置A’，钻进位置A’根据钻进设计平面图，钻进进尺和测斜数据进行计算得到；
步骤E：根据钻进位置与中心分支孔的直线距离确定浆液扩散半径，对于第二分支孔2来说，A’点与第一分支孔1的最近点O的距离即为扩散半径，其中直线A’O垂直于第一分支孔1。如果第二分支孔2与中心分支孔的间距超过扩散半径的两倍，根据扩散半径重新确定第二分支孔的位置，如果未超过扩散半径的两倍，回到第二分支孔进入三灰区域的位置A点，以原设计路径钻进注浆；通过以上方法能够确保分支孔间距小于扩散半径的两倍，从而能够确保两个分支孔之间的位置被浆液填满，提高安全性。
优选的，在监测到荧光剂时，还可以沿倾斜路径继续钻进一定距离观察岩屑情况，如果继续钻进捕捉到含荧光水泥，则说明中心分支孔的浆液已扩散到该位置，可根据最先发现含荧光剂水泥的位置，确定浆液扩散半径；如果继续钻进时未发现含有荧光粉的岩屑，则继续倾斜钻进，直到再次观察到荧光剂时，以上述方法确定扩散半径。
然后再退回进入三灰区域的位置沿原路径钻进，本实施例中发现荧光剂后继续钻进10米观察岩屑情况。
步骤F：在钻场上施工其他分支孔进行注浆，相邻分支孔的间距根据步骤E测定的扩散半径设置。一般同一个水文地质单元里的不同位置的地质构造是相同或接近的，不同位置的扩散半径基本相同，因此可通过第一分支孔1的扩散半径作为相同或相近水文地质单元的扩散半径，从而设置相邻分支孔间距应不超过扩散半径的两倍即可。
进一步的，如果地质结构比较复杂，扩散半径可能不完全相同的情况，在以第一分支孔1之外的其他分支孔作为中心分支孔时，其周围的分支孔与中心分支孔的间距根据与中心分支孔距离最近的已注浆分支孔对应的扩散半径确定，并重复步骤C—E，直到完成该钻场的注浆工作。即在施工分支孔时，均先以一定角度倾斜钻进确定中心分支孔的扩散半径，并判断分支孔间距是否合适，以确保周边的分支孔与中心分支孔之间的位置能够被水泥浆液填满。
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 (8)
1.一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：包括
步骤A：配置含有荧光剂的水泥浆液；
步骤B：在待注浆治理的钻场上施工出第一分支孔，使用带有荧光剂的水泥浆液进行注浆封堵；
步骤C：以第一分支孔作为中心分支孔根据预设间距在其周围施工第二分支孔，第二分支孔钻进至三灰区域时，以一定的倾斜角向中心分支孔方向钻进；
步骤D：检测第二分支孔提取出来的岩屑，在检测到荧光剂时，标记钻进位置；
步骤E：根据钻进位置与中心分支孔的直线距离确定浆液扩散半径，如果第二分支孔与中心分支孔的间距超过扩散半径的两倍，根据扩散半径重新确定第二分支孔的位置，如果未超过扩散半径的两倍，回到第二分支孔进入三灰区域的位置，以原路径钻进注浆；
步骤F：在钻场上施工其他分支孔进行注浆，相邻分支孔的间距根据步骤E测定的扩散半径设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：配置水泥浆液的方法为：在注浆站将水泥投入二次搅拌池时，按比例加入荧光剂，并搅拌均匀，所述荧光剂的质量浓度为2.5％。
3.根据权利要求1所述的一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：步骤C中在第一分支孔周围施工第二分支孔时，间距根据经验设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：步骤C中的钻进倾斜角为15°～45°。
5.根据权利要求1所述的一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：步骤D中通过荧光灯或显微镜观察岩屑。
6.根据权利要求1所述的一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：步骤D中在检测到荧光剂时，继续沿倾斜路径钻进一定距离观察岩屑。
7.根据权利要求1所述的一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：步骤F中的分支孔相邻分支孔的间距不超过扩散半径的两倍。
8.根据权利要求1所述的一种基于水溶性荧光剂的煤田底板注浆防治方法，其特征在于：所述步骤F中以第一分支孔之外的其他分支孔作为中心分支孔时，其周围的分支孔与中心分支孔的间距根据与中心分支孔距离最近的已注浆分支孔对应的扩散半径确定，并重复步骤C—E，直到完成该钻场的注浆工作。
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