CN114562330B - 覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，通过在压煤线外侧的采动裂隙位置设置可膨胀的柔性囊袋，将压煤区域的采动裂隙注浆空间与非压煤区域隔离，阻止充填浆液向非压煤区域扩散。同时创造性地给出了工作面回采、注浆、注水的时机与匹配关系。该方法能够保证注浆充填区域的压力并减少充填材料的浪费，保证注浆充填效果。
Description
技术领域
本发明涉及覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，尤其适用于煤矿采动覆岩注浆充填开采中的工作面局部压煤情况下的充填浆液扩散范围的控制以及注浆效果的保障。
技术背景
近年来，覆岩隔离注浆充填技术在“三下”采煤中发挥了积极作用，为煤矿企业解决压煤开采提供了新的思路，保障了采煤工作面上方建(构)筑物安全，该技术基本原理为通过对选定关键层下方的覆岩采动裂隙空间实施多组延伸至采动裂隙腔体内部的地面钻孔，在工作面回采过程中利用地面钻孔对采动裂隙腔体实施高压注浆充填，控制覆岩关键层变形和破断，阻止地表沉陷，有效保护地面建(构)筑物安全。
在覆岩隔离注浆充填技术的应用中，常遇到待充填工作面局部压煤的情况，如压煤区域位于切眼一侧，此类工况下若按照以往的方法仅在压煤区域进行注浆充填，充填浆液将扩散至非压煤区域，导致压煤区域的充填采动裂隙快速卸压，注浆效果受到影响，同时造成充填材料的巨大浪费。而若通过对浆液改性，调节浆液流动性控制其扩散范围，易造成注浆钻孔堵塞而中断注浆，风险较大。因此亟需确定一种局部压煤覆岩注浆充填腔体的隔离封闭方法，将已充填的采动裂隙区域与未充填的区域隔离开来。
发明内容
针对上述技术的不足之处，本发明提供一种覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，压煤线位于工作面内，压煤区域靠近切眼一侧，其特征在于，包括如下步骤：
a.根据回采区域的钻孔柱状确定覆岩岩性，据此判断覆岩内主采动裂隙的发育位置，该主采动裂隙发育的位置即是注浆充填层位；
b.在距离压煤线一定距离且远离切眼一侧，在工作面倾向一侧的开采边界之外，施工大孔径隔离钻孔，在工作面倾向另一侧的开采边界之外施工接收钻孔；
隔离钻孔为L型定向钻孔，接收钻孔为垂直孔，隔离钻孔按造斜角度施工至注浆充填层位后，改为水平钻进，施工出水平段，水平段位于注浆充填层位内，水平段终点施工至接收钻孔孔底；
c.利用柔性传送杆通过隔离钻孔将可膨胀的柔性囊袋定向传送至隔离钻孔水平段内，柔性囊袋整体位于整个水平段内；
优选的，沿工作面推进方向间隔设置多个隔离钻孔和接收钻孔，相应的布置有多个柔性囊袋。
优选的，所述柔性囊袋为高强度的长圆柱状。
d.柔性囊袋靠近隔离钻孔垂直段的一端设置有进口，进口通过设置在隔离钻孔垂直段内的连接管路与地面注水系统的注水管路在孔口连接；在孔口处安装止逆阀与压力监测模块；
柔性囊袋靠近接收钻孔的一端设置有出口及固定端，出口与设置在接收钻孔内的连接管路连接，连接管路末端的孔口处设置有排水阀门，通过固定端将柔性囊袋固定；
e.在压煤范围施工若干注浆钻孔，注浆钻孔与地面注浆系统的注浆管路在孔口连接；
f.工作面回采之前，首先对柔性囊袋进行初次充水，当止逆阀与压力监测模块监测的压力值不断增大至设计压力后停止初次充填工作；
优选的，步骤f中，设计压力要使得柔性囊袋与隔离钻孔水平段孔壁密贴。
g.进行工作面的回采，回采过程中确保工作面推进速度与注浆钻孔注浆充填量相匹配；
在工作面推进至柔性囊袋附近位置时，不断向其内注水，此时柔性囊袋注水与注浆钻孔注浆同步进行，当注浆充填量达到沉陷控制要求时，停止注浆与注水。
优选的，还包括步骤h.柔性囊袋注水结束后，将进口通过设置在隔离钻孔垂直段内的连接管路与地面注浆系统的注浆管路在孔口连接；打开排水阀门，通过进口注入高浓度的浆液替换柔性囊袋内的水，水自排水阀门流出，此时需保证注入的高浓度浆液速度不小于水流出的速度。
有益效果：本发明涉及覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，通过在压煤线外侧的采动裂隙位置设置可膨胀的柔性囊袋，将压煤区域的采动裂隙注浆空间与非压煤区域隔离，阻止充填浆液向非压煤区域扩散。同时创造性地给出了创造性地给出了工作面回采、注浆、注水的时机与匹配关系。该方法能够保证注浆充填区域的压力并减少充填材料的浪费，保证注浆充填效果。
附图说明
图1是本发明覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法示意图；
图中：1－工作面；2－切眼；3－停采线；4－压煤线；5－注浆钻孔；6－隔离钻孔；7－接收钻孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本发明的覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，压煤线4位于工作面1内，压煤区域靠近切眼2一侧，即自切眼2与压煤线4之间的工作面内煤体回采会影响地面建(构)筑物，其特征在于，包括如下步骤：
a.根据回采区域的钻孔柱状确定覆岩岩性，据此判断覆岩内主采动裂隙的发育位置，该主采动裂隙发育的位置即是注浆充填层位；
b.在距离压煤线4一定距离且远离切眼2一侧，在工作面1倾向一侧的开采边界之外，施工大孔径隔离钻孔6，在工作面1倾向另一侧的开采边界之外施工接收钻孔7；
隔离钻孔6作为柔性囊袋的运送通道，隔离钻孔6为L型定向钻孔，接收钻孔7为垂直孔，隔离钻孔按造斜角度施工至注浆充填层位后，改为水平钻进，施工出水平段，水平段位于注浆充填层位内，水平段终点施工至接收钻孔7孔底；
c.利用柔性传送杆通过隔离钻孔6将可膨胀的柔性囊袋定向传送至隔离钻孔水平段内，柔性囊袋整体位于整个水平段内；
优选的，沿工作面推进方向间隔设置多个隔离钻孔6和接收钻孔，相应的布置有多个柔性囊袋。
优选的，所述柔性囊袋为高强度的长圆柱状。
d.柔性囊袋靠近隔离钻孔6垂直段的一端设置有进口，进口通过设置在隔离钻孔垂直段内的连接管路与地面注水系统的注水管路在孔口连接；在孔口处安装止逆阀与压力监测模块；
柔性囊袋靠近接收钻孔7的一端设置有出口及固定端，出口与设置在接收钻孔内的连接管路连接，连接管路末端的孔口处设置有排水阀门，通过固定端将柔性囊袋固定；
e.在压煤范围施工若干注浆钻孔5，注浆钻孔5与地面注浆系统的注浆管路在孔口连接；
f.注浆充填工作面1回采之前，首先对柔性囊袋进行初次充填，为防止柔性囊袋堵塞充填的浆液选择水，当止逆阀与压力监测模块监测的压力值不断增大至设计压力后停止初次充填工作；
优选的，步骤f中，设计压力要使得柔性囊袋与隔离钻孔水平段孔壁密贴。
g.进行注浆充填工作面1的回采工作，回采过程中确保工作面推进速度与注浆钻孔注浆充填量相匹配；
在工作面推进至柔性囊袋附近位置时，不断向其内注水，此时柔性囊袋注水与注浆钻孔注浆同步进行，当注浆充填量达到沉陷控制要求时，停止注浆与注水。
通过柔性囊袋将注浆充填浆液隔离在压煤区域，防止其外溢造成注采比、注浆压力降低，或者后期注浆充填量增加。
优选的，还包括步骤h.柔性囊袋注水充填结束后，将进口通过设置在隔离钻孔垂直段内的连接管路与地面注浆系统的注浆管路在孔口连接；打开排水阀门，通过进口注入高浓度的浆液替换柔性囊袋内的水，水自排水阀门流出，此时需保证注入的高浓度浆液速度不小于水流出的速度。
Claims (5)
1.覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，压煤线位于工作面内，压煤区域靠近切眼一侧，其特征在于，包括如下步骤：
a.根据回采区域的钻孔柱状确定覆岩岩性，据此判断覆岩内主采动裂隙的发育位置，该主采动裂隙发育的位置即是注浆充填层位；
b.在距离压煤线一定距离且远离切眼一侧，在工作面倾向一侧的开采边界之外，施工大孔径隔离钻孔，在工作面倾向另一侧的开采边界之外施工接收钻孔；
隔离钻孔为L型定向钻孔，接收钻孔为垂直孔，隔离钻孔按造斜角度施工至注浆充填层位后，改为水平钻进，施工出水平段，水平段位于注浆充填层位内，水平段终点施工至接收钻孔孔底；
c.利用柔性传送杆通过隔离钻孔将可膨胀的柔性囊袋定向传送至隔离钻孔水平段内，柔性囊袋整体位于整个水平段内；
d.柔性囊袋靠近隔离钻孔垂直段的一端设置有进口，进口通过设置在隔离钻孔垂直段内的连接管路与地面注水系统的注水管路在孔口连接；在孔口处安装止逆阀与压力监测模块；
柔性囊袋靠近接收钻孔的一端设置有出口及固定端，出口与设置在接收钻孔内的连接管路连接，连接管路末端的孔口处设置有排水阀门，通过固定端将柔性囊袋固定；
e.在压煤范围施工若干注浆钻孔，注浆钻孔与地面注浆系统的注浆管路在孔口连接；
f.工作面回采之前，首先对柔性囊袋进行初次充水，当止逆阀与压力监测模块监测的压力值不断增大至设计压力后停止初次充填工作；
g.进行工作面的回采，回采过程中确保工作面推进速度与注浆钻孔注浆充填量相匹配；
在工作面推进至柔性囊袋附近位置时，不断向柔性囊袋内注水，此时柔性囊袋注水与注浆钻孔注浆同步进行，当注浆充填量达到沉陷控制要求时，停止注浆与注水。
2.根据权利要求1所述的覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，其特征在于：沿工作面推进方向间隔设置多个隔离钻孔和接收钻孔，相应的布置有多个柔性囊袋。
3.根据权利要求1或2所述的覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，其特征在于：所述柔性囊袋为高强度的长圆柱状。
4.根据权利要求1所述的覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，其特征在于：步骤f中，设计压力要使得柔性囊袋与隔离钻孔水平段孔壁密贴。
5.根据权利要求1所述的覆岩隔离注浆充填浆液扩散范围控制方法，其特征在于：还包括步骤h.柔性囊袋注水结束后，将进口通过设置在隔离钻孔垂直段内的连接管路与地面注浆系统的注浆管路在孔口连接；打开排水阀门，通过进口注入高浓度的浆液替换柔性囊袋内的水，水自排水阀门流出，此时需保证注入的高浓度浆液速度不小于水流出的速度。
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