CN114278344B - 一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，包括如下步骤：步骤一：对锚杆进行预处理，在锚杆上安装堵水装置；步骤二：发生顶板淋水后对顶板淋水情况进行判断，然后进行堵水；2.1、当顶板大面积淋水，采用钻孔堵水法；2.2、当顶板出水量大，出水点多且沿工作面分散时，采用地面注浆法；步骤三：顶板淋水停止后，观察5‑15分钟，确定无淋水现象，则防治完成。本发明提供的方法详细具体，便于操作，能够适用于多种形式顶板淋水的防治，适用性广。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿顶板水防治领域，特别是涉及一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法。
背景技术
对于部分地质环境特殊的煤矿工程来说，虽然有新型技术与设备的投入，但是地质结构自身问题仍然会对采掘工程造成十分严重的影响，例如巷道顶板淋水问题，对于巷道顶板淋水情况，随着时间的增长，不但会对煤矿回采工作面结构的稳定性造成影响，而且会影响到巷道内及顶板和支撑结构的稳定性，情况严重的甚至会威胁到井下工作人员的人身安全，故必须要采取可行的措施进行管理，降低顶板淋水问题对生产造成的影响。现有技术中一般采用灌浆的手段修补裂隙，但没有一个系统的工作流程，且现有手段中顶板淋水防治手段单一，无法针对各种顶板淋水情况做出合理防治，故亟需一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，包括如下步骤：
步骤一：对锚杆进行预处理，在锚杆上安装堵水装置；
步骤二：发生顶板淋水后对顶板淋水情况进行判断，然后进行堵水；
2.1、当顶板大面积淋水，采用钻孔堵水法；
2.2、当顶板出水量大，出水点多且沿工作面分散时，采用地面注浆法；
步骤三：顶板淋水停止后，观察5-15分钟，确定无淋水现象，则防治完成。
优选的，步骤一中所述堵水装置包括膨胀部和固定部，所述膨胀部与所述固定部固定连接，所述膨胀部固定连接有圆台凸起，所述固定部固定连接有止回部，所述圆台凸起、膨胀部、固定部、止回部沿轴线开设有与锚杆滑动适配的通孔，所述膨胀部、固定部的外径与锚杆孔相适配，所述圆台凸起小于锚杆孔尺寸；所述止回部包括若干止回叶片，若干所述止回叶片围成的尺寸不小于锚杆孔尺寸。
优选的，所述膨胀部为高分子遇水膨胀材质，所述高分子遇水膨胀材料为遇水膨胀橡胶。
优选的，步骤二中利用容器滴定法或水沟浮标法估算每小时水流量，并对出水点进行观察。
优选的，步骤2.1的具体步骤：
2.1.1、在煤层顶板大淋水点开设分流泄压孔；以分解大淋水点处的水流压力，可以减少对注浆后浆液的扰动；
2.1.2、浅部注浆封堵大淋水点与小淋水点之间的表层裂隙和孔洞；目的是封堵大淋水点与小淋水点之间的联络通道；
2.1.3、判断引起小淋水点处水源，决定是否继续浅部注浆；
2.1.4、在大淋水点附近进行深部注浆，待分流泄压孔出浆时，封堵分流泄压孔，分流泄压孔出浆时，说明浆液在大淋水点附近完全扩散，持续注浆，直到大淋水点不再淋水。
优选的，步骤2.1.3的具体步骤：判断引起小淋点处的水源是浅部通道水还是煤层顶板上方贯通裂隙水，当水源为浅部通道水时，停止浅部注浆封堵，当水源为煤层顶板上方贯通裂隙水，则继续在小淋水点附近进行浅部注浆封堵直至小淋水点无出水。
优选的，步骤2.2的具体步骤：
2.2.1、通过地面注浆充填破碎带裂隙封堵顶板水；
2.2.2、当步骤2.2.1封堵顶板水失败时，通过地面注浆完全充填采空区封堵顶板水。
优选的，步骤2.2.1的具体步骤：在工作面上、下顺槽靠近安全口各打一水闸墙，所述水闸墙抗压能力不小于2.5MPa，所述水闸墙上部开设有排水管，在工作面外5-9m靠近出水点开设第一钻孔，在第一钻孔作工作面平行线距第一钻孔15-25m处开设第二钻孔；
然后分别对第一钻孔和第二钻孔分别进行注浆工作，在对第二钻孔注浆时第一钻孔出现返浆，则第二钻孔注浆已扩散至第一钻孔，停止对第二钻孔注浆后，对第一钻孔注浆，当第二钻孔出现返浆时停止注浆，此时浆液已填充破碎带裂隙。
优选的，发生顶板淋水后会出现巷道顶板破碎区域，在所述巷道顶板破碎区域内架设有U形钢棚，所述U形钢棚包括两个棚腿、一个棚梁以及连接件，所述棚梁通过所述连接件分别与两个棚腿可拆卸连接。
优选的，所述锚杆的锚固剂用量比理论锚固剂用量多10%-12%。
优选的，所述注浆的工艺流程为：①射流泵上水，②储灰罐上料，③二次搅拌，④压入孔内。
优选的，所述第一钻孔和第二钻孔采用TXB-1000和GPF-18桩基钻机，配250/40型泥浆泵。
优选的，对第一钻孔和第二钻孔分别进行注浆时分若干次进行注浆。
本发明公开了以下技术效果：本发明利用锚杆进行支护，锚杆及时主动承载，改变了围岩的受力状态，提高了围岩的强度参数，从而减小了巷道的变形和破坏，使顶板破坏区与含水层分隔开，减小了含水层的影响，通过在锚杆上安装堵水装置，利用堵水装置吸水膨胀的特性，能够将锚孔进行封堵，防止含水层中的水随锚杆流出；当顶板出现大面积淋水时采用钻孔堵水法，当出水点多且较分散时采用地面注浆法，能够根据具体的淋水情况采取不同的方法进行有针对性的防止，针对性更强，淋水的防治效果更好；本发明提供的方法详细具体，便于操作，能够适用于各种形式顶板淋水的防治，适用性广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明顶板淋水防治方法流程图；
图2为本发明步骤2.1流程示意图；
图3为本发明步骤2.2流程示意图；
图4为本发明堵水装置结构示意图；
图5为本发明U形钢棚结构示意图；
其中：1-膨胀部，2-固定部，3-圆台凸起，4-通孔，5-止回叶片，6-棚梁，7-棚腿，8-连接件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，本发明提供一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，包括如下步骤：
步骤一：对锚杆进行预处理，在锚杆上安装堵水装置；由于顶板淋水百分之八十以上均来自锚杆，故在锚杆上增加堵水装置能够防止百分之八十以上的顶板淋水现象发生，堵水装置在与水接触后会发生膨胀，使水无法顺着锚杆滑下，对巷道造成影响。水对巷道围岩变形破坏的影响和含水层距巷道的距离有关，当含水层与锚杆孔最深端之间的距离大于2.1m时，水对巷道的变形影响很小，当含水层距巷道距离小于1.5m时，水对巷道的变形产生较大影响，巷道采用锚杆支护时，锚杆及时主动承载，改变了围岩的受力状态，提高了围岩的强度参数，从而减小了巷道的变形和破坏，使顶板破坏区与含水层分隔开，减小了含水层的影响。
步骤二：发生顶板淋水后对顶板淋水情况进行判断，然后进行堵水；此时巷道一般处于构造带附近，或者巷道顶板岩石较破碎，裂隙发育区的巷道，顶板裂隙往往与含水层裂隙沟通，故淋水面积大，淋水速度快，且往往持续较长时间，故使用钻孔堵水法，对于仅有锚杆与含水层裂隙贯通的巷道，采用钻孔内堵水，对于钻孔淋水量大，导致锚固剂不能送入孔内安装时，采用钻孔排水措施，对于局部有较大岩溶水或构造裂隙水的巷道，采用注浆堵水方法进行治理。
2.1、当顶板大面积淋水，采用钻孔堵水法；
2.2、当顶板出水量大，出水点多且沿工作面分散时，采用地面注浆法；
步骤三：顶板淋水停止后，观察5-15分钟，确定无淋水现象，则防治完成，由于工人无法直观的观察到顶板上方的流水情况，观察一段时间便于确认顶板淋水问题确实解决了，避免只是短时间解决顶板淋水的现象。
进一步优化方案，步骤一中堵水装置包括膨胀部1和固定部2，膨胀部1与固定部2固定连接，膨胀部1固定连接有圆台凸起3，固定部2固定连接有止回部，圆台凸起3、膨胀部1、固定部2、止回部沿轴线开设有与锚杆滑动适配的通孔4，膨胀部1、固定部2的外径与锚杆孔相适配，圆台凸起3小于锚杆孔尺寸；止回部包括若干止回叶片5，若干止回叶片5围成的尺寸不小于锚杆孔尺寸。整个堵水装置在锚杆上滑动，圆台凸起3方便堵水装置进入锚杆孔内，当膨胀部1滑动到指定位置时，止回叶片5与锚杆孔侧壁抵接，保证整个堵水装置不会滑落，当出现小规模淋水时，水顺着锚杆流出，膨胀部1与水流接触发生膨胀，将锚杆与锚杆孔之间的缝隙堵死，使水流无法流出，解决了部分水沿锚杆流出的问题。
进一步优化方案，膨胀部1为高分子遇水膨胀材质，高分子遇水膨胀材料为遇水膨胀橡胶；固定部2为圆筒状弹性材质。
进一步优化方案，步骤二中利用容器滴定法或水沟浮标法估算每小时水流量，并对出水点进行观察。通过粗略估算水流量，并对出水情况进行简单分析，便于有针对性的做出反应，进行堵水工作。
进一步优化方案，步骤2.1的具体步骤：
2.1.1、在煤层顶板大淋水点开设分流泄压孔；能够分解大淋水点处的水流压力，减少水流对注浆后浆液的搅动。
2.1.2、浅部注浆封堵大淋水点与小淋水点之间的表层裂隙和孔洞；对大淋水点与小淋水点之间的表层裂隙和孔洞进行封堵，防止水流在大淋水点与小淋水点之间流动，不利于对淋水的治理。
2.1.3、判断引起小淋水点处水源，决定是否继续浅部注浆；
2.1.4、在大淋水点附近进行深部注浆，待分流泄压孔出浆时，封堵分流泄压孔，持续注浆，直到大淋水点不再淋水。待分流泄压孔出浆时，说明浆液在大淋水点附近完全扩散，顶住分流泄压孔能够防止浆液随分流泄压孔流出造成浪费。
进一步优化方案，步骤2.1.3的具体步骤：判断引起小淋点处的水源是浅部通道水还是煤层顶板上方贯通裂隙水，当水源为浅部通道水时，停止浅部注浆封堵，当水源为煤层顶板上方贯通裂隙水，则继续在小淋水点附近进行浅部注浆封堵直至小淋水点无出水。
进一步优化方案，步骤2.2的具体步骤：
2.2.1、通过地面注浆充填破碎带裂隙封堵顶板水；
2.2.2、当步骤2.2.1封堵顶板水失败时，通过地面注浆完全充填采空区封堵顶板水。
进一步优化方案，步骤2.2.1的具体步骤：在工作面上、下顺槽靠近安全口各打一水闸墙，水闸墙抗压能力不小于2.5MPa，水闸墙上部开设有排水管，在工作面外5-9m靠近出水点开设第一钻孔，在第一钻孔作工作面平行线距第一钻孔15-25m处开设第二钻孔；
然后分别对第一钻孔和第二钻孔分别进行注浆工作，在对第二钻孔注浆时第一钻孔出现返浆，则第二钻孔注浆已扩散至第一钻孔，停止对第二钻孔注浆后，对第一钻孔注浆，当第二钻孔出现返浆时停止注浆，此时浆液已填充破碎带裂隙。
进一步优化方案，发生顶板淋水后会出现巷道顶板破碎区域，在巷道顶板破碎区域内架设有U形钢棚，U形钢棚包括两个棚腿7、一个棚梁6以及连接件8，棚梁6通过连接件8分别与两个棚腿7可拆卸连接。能够对顶板破碎区域进行支撑，防止因淋水导致顶板上部结构不稳定使巷道坍塌，造成人员损伤。
进一步优化方案，连接件8为环形套，通过将连接件8套设在棚梁6与棚腿7的连接位置，能够增强U形钢棚的稳定性，同时在棚梁6上也套设若干连接件8，能够进一步增加棚梁6对巷道顶板的支撑能力。
进一步优化方案，锚杆的锚固剂用量比理论锚固剂用量多10%-12%。由于水对锚杆锚固力有一定影响，主要表现在水改变了锚固剂性能，水会降低粘结刚度与强度，降低程度与水量大小有关，一般约为10%左右，所以锚杆在设计时，锚固剂用量要求比正常需求量多，此时，锚杆不会因为水导致锚固力降低而失效。且锚杆的材料需要一定的延伸性，刚性太大的锚索会因围岩的小变形而产生较大的拉力，从而超过其屈服极限而降低后期支护能力。
进一步优化方案，注浆的工艺流程为：①射流泵上水，②储灰罐上料，③二次搅拌，④压入孔内。
进一步优化方案，对第一钻孔和第二钻孔分别进行注浆时分若干次进行注浆，由于浆液流动性较差，注浆完成后需要观察一段时间，便于调整注浆用量。
进一步优化方案，第一钻孔和第二钻孔采用TXB-1000和GPF-18桩基钻机，配250/40型泥浆泵。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：对锚杆进行预处理，在锚杆上安装堵水装置；
步骤二：发生顶板淋水后对顶板淋水情况进行判断，然后进行堵水；
2.1、当顶板大面积淋水，采用钻孔堵水法；
2.2、当顶板出水量大，出水点多且沿工作面分散时，采用地面注浆法；
步骤三：顶板淋水停止后，观察5-15分钟，确定无淋水现象，则防治完成；
步骤2.2的具体步骤：
2.2.1、通过地面注浆充填破碎带裂隙封堵顶板水；
2.2.2、当步骤2.2.1封堵顶板水失败时，通过地面注浆完全充填采空区封堵顶板水；
步骤2.2.1的具体步骤：在工作面上、下顺槽靠近安全口各打一水闸墙，所述水闸墙抗压能力不小于2.5MPa，所述水闸墙上部开设有排水管，在工作面外5-9m靠近出水点开设第一钻孔，在第一钻孔作工作面平行线距第一钻孔15-25m处开设第二钻孔；
然后分别对第一钻孔和第二钻孔分别进行注浆工作，在对第二钻孔注浆时第一钻孔出现返浆，则第二钻孔注浆已扩散至第一钻孔，停止对第二钻孔注浆后，对第一钻孔注浆，当第二钻孔出现返浆时停止注浆，此时浆液已填充破碎带裂隙。
2.根据权利要求1所述的一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：步骤一中所述堵水装置包括膨胀部(1)和固定部(2)，所述膨胀部(1)与所述固定部(2)固定连接，所述膨胀部(1)固定连接有圆台凸起(3)，所述固定部(2)固定连接有止回部，所述圆台凸起(3)、膨胀部(1)、固定部(2)、止回部沿轴线开设有与所述锚杆滑动适配的通孔(4)，所述膨胀部(1)、固定部(2)的外径与锚杆孔相适配，所述圆台凸起(3)小于锚杆孔尺寸；所述止回部包括若干止回叶片(5)，若干所述止回叶片(5)围成的尺寸不小于锚杆孔尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：步骤二中利用容器滴定法或水沟浮标法估算每小时水流量，并对出水点进行观察。
4.根据权利要求1所述的一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：步骤2.1的具体步骤：
2.1.1、在煤层顶板大淋水点开设分流泄压孔；
2.1.2、浅部注浆封堵大淋水点与小淋水点之间的表层裂隙和孔洞；
2.1.3、判断引起小淋水点处水源，决定是否继续浅部注浆；
2.1.4、在大淋水点附近进行深部注浆，待分流泄压孔出浆时，封堵分流泄压孔，持续注浆，直到大淋水点不再淋水。
5.根据权利要求4所述的一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：步骤2.1.3的具体步骤：判断引起小淋点处的水源是浅部通道水还是煤层顶板上方贯通裂隙水，当水源为浅部通道水时，停止浅部注浆封堵，当水源为煤层顶板上方贯通裂隙水，则继续在小淋水点附近进行浅部注浆封堵，直至小淋水点无出水。
6.根据权利要求1所述的一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：发生顶板淋水后会出现巷道顶板破碎区域，在所述巷道顶板破碎区域内架设有U形钢棚，所述U形钢棚包括两个棚腿(7)、一个棚梁(6)以及连接件(8)，所述棚梁(6)通过所述连接件(8)分别与两个棚腿(7)可拆卸连接。
7.根据权利要求1所述的一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：所述锚杆的锚固剂用量比理论锚固剂用量多10％-12％。
8.根据权利要求1所述的一种掘进巷道离层破碎顶板淋水防治方法，其特征在于：所述注浆的工艺流程为：①射流泵上水，②储灰罐上料，③二次搅拌，④压入孔内。
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