CN115853578B - 一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,属于煤矿开采技术领域;在小窑破坏区的规划范围内部署N个钻孔,每个钻孔处固定孔口管并在孔口管处安装孔口三通,孔口三通在三个连接口处均设有压力表及阀门,在规划顺槽内部布置排水排气管、压缩空气管、注浆充填管,三根管道均通过管道与孔口三通相连接,相连接的管道上设置阀门,通过向一个钻孔内部注入压缩空气并观察其余钻孔处的孔口压力表变化来判断钻孔之间的连通情况,判断完毕后向连通的钻孔组内部注入压缩空气来将其内部的积水以及积气排出,接着向连通的钻孔组内部注浆,最后向独立的钻孔内部注浆;解决了目前对于煤矿小窑破坏区的注浆充填方法效率低、效果差、成本高的问题。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域,具体涉及一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法。
背景技术
伴随着我国煤炭资源的整个开采历史,早期许多小型煤矿多采用“以掘代采”的落后采煤方法,回收率低且错综复杂的煤巷造成了资源的破坏。这些废巷的存在严重影响着现代矿井长壁开采工作面的采掘部署与工作面的生产安全,而且现在多为积水、积气的状态,贸然通过极易引发透水、瓦斯、顶板等事故。因此这些废弃采掘空间内积水、积气、冒顶等危险因素的消除,是布置正常长壁开采工作面复采的前提。目前解决此类问题多采用注浆充填的办法,比如发明专利【 CN 105952475 A】,具体方法如下:
第一步:通过调查资料等手段需摸清废巷分布情况,设计部署注浆钻孔;
第二步:由于钻孔可能多次穿过废弃空间,需实施“分步成孔、多次插管注浆”的方法,以避免钻进过程中,出现卡钻、排渣困难的问题以及一次性注浆造成封堵深部钻孔漏浆通道,影响后续注浆时浆液扩散范围。该方法通过使用无机快硬注浆材料,在浅部破碎区域先进行一次注浆,待凝固后再往深部钻进至第一处废巷位置,依照前述办法再次注浆硬化后钻进。依次类推直至该钻孔达到设计位置;
第三步:效果检验。按照第二步逐个钻孔实施充填后,通过对整个充填区域设计施工检验钻孔,采用钻孔窥视仪对检验钻孔进行窥视,根据窥视情况,判断首轮注浆扩散情况,最后,根据之前对检验钻孔注浆效果的判断情况,决定是否有必要复注。
这种注浆充填的方法,是在每个钻孔处直接进行注浆,通过浆液进入钻孔以及与钻孔相连的废巷内部,逐渐将其内部的积水以及积气挤出,但是这种积水以及积气的排出方式,积水以及积气通过钻孔向外排出,浆液通过钻孔向内注入,二者在钻孔内部发生方向相反的运动,会严重干涉积水以及积气的排出效率,因此需要极大的注浆压力才能保证积水以及积气的排出,从而造成整体的注浆充填工艺复杂,积水、积气排出效果差,同时注浆充填效果的验证都需要通过施工验证孔等方式进行判断,效率低成本高。而且小窑破坏区废弃巷道的分布资料多已缺失,很难通过技术手段摸清,因此注浆充填钻孔的设计缺乏依据。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提出一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法;解决目前对于煤矿小窑破坏区的注浆充填方法效率低、效果差、成本高的问题。
为了达到上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的。
一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,包括下述步骤:
S1、针对划定的小窑破坏区范围内的保护煤柱线,根据小窑破坏区的破坏范围平均部署N个钻孔,分别为一号钻孔、二号钻孔、三号钻孔……N号钻孔;
S2、每个钻孔在实施时,先在钻孔的孔口处钻出孔口管长度,并在钻孔的孔口处固定孔口管,孔口管固定完毕后,更换钻头,将钻孔钻至设计深度,并对孔口管进行临时封堵,在钻进过程中每当遇到废巷时,钻杆扭矩都会发生突变,记录变化时间和钻进的深度,来确定经过所废巷的位置及长度;
S3、将每个设计部署的钻孔都施工完毕后,在钻孔的孔口管处撤掉临时封堵,然后在孔口管处安装孔口三通,孔口三通在三个连接口处均设置有压力表及阀门,其中孔口三通的第一连接口与孔口管相连接;
S4、在规划顺槽已挖掘出的区域段内部布置排水排气管、压缩空气管、注浆充填管,将孔口三通的第二连接口通过管道与排水排气管相连接,在压缩空气管与注浆充填管之间设置有N个顺槽三通,顺槽三通的数量与孔口管的数量相等、一一对应,顺槽三通的第一连接口与压缩空气管相连接,顺槽三通的第二连接口与注浆充填管相连接,孔口三通的第二连接口与排水排气管相连接,孔口三通的第三连接口与相对应的顺槽三通的第三连接口相连接;
S5、上述四步完成后,从一号钻孔开始,将一号钻孔的孔口管与压缩空气管接通,将压缩空气管内部的压缩空气从孔口三通的第三连接口处注入孔口管内部,观察其余各个钻孔处孔口压力表的数值变化,以此来判断各钻孔之间的连通情况,结合步骤S2中钻孔施工时记录的各处废巷位置与深度,推断出废巷的大致分布情况;同时通过注入压缩空气,将废巷内部的积水与积气排出,排出的水气经过气水分离后,废水排入井底水仓,废气排入专用回风巷;
S6、第五步完成后,根据第五步判断的各个钻孔之间的连通情况,对若干组相互连通的钻孔进行注浆充填,充填的同时监测孔口压力表,待各个连通钻孔处的孔口压力表都达到设计注浆压力,保持恒定时,认为各个连通的钻孔及与其相连的废巷空间已经注满;最后充填无连通关系的独立钻孔,直至所有钻孔充填完毕。
进一步的,在井工煤矿的现采工作面的一侧设置有运输顺槽,运输顺槽远离现采工作面的一侧为多个相邻的规划工作面,规划工作面的两侧为规划顺槽,规划工作面内部为实体煤,其中规划的小窑破坏区在最接近现采工作面的规划工作面内部,将最接近运输顺槽的规划顺槽进行挖掘,挖掘的部分为接近所规划的小窑破坏区的区域段,挖掘出的区域段的两端分别通过一个连接顺槽与运输顺槽相连通。
进一步的,N个钻孔在规划顺槽已挖掘出的区域段侧壁上均匀排列设置。
进一步的,在步骤S2中,孔口管选用无缝钢管,待孔口管下入钻孔后进行壁后注浆固管封堵,固管封堵材料选择水泥-水玻璃灌浆材料。
进一步的,在步骤S4中,顺槽三通与压缩空气管以及注浆充填管之间的管道上均设置有阀门,孔口三通与孔口管之间的阀门为孔口阀门,孔口三通与孔口管之间的压力表为孔口压力表;孔口三通与排水排气管之间的阀门为排水排气阀门,孔口三通与排水排气管之间的压力表为排水排气压力表;顺槽三通与压缩空气管之间的阀门为压缩空气阀门,顺槽三通与注浆充填管之间的阀门为注浆充填阀门;顺槽三通与孔口三通之间的阀门为三通阀门,顺槽三通与孔口三通之间的压力表为三通压力表。
进一步的,在步骤S5中,判断各钻孔之间连通情况的具体方式为:
将一号钻孔处的压缩空气阀门、三通阀门、孔口阀门开启,将注浆充填阀门、排水排气阀门关闭,将其余各个钻孔处的注浆充填阀门、压缩空气阀门、排水排气阀门、孔口阀门均关闭;通过压缩空气管向一号钻孔内部注入压缩空气,如果一号钻孔与其它钻孔相连通,则相连通钻孔对应的孔口压力表均会有数值变化,表明一号钻孔与这些钻孔相互连通;如果其它所有钻孔对应的孔口压力表均没有数值变化,表明一号钻孔为无连通关系的独立钻孔;
一号钻孔验证完毕后,从此前孔口压力表数值没有变化的钻孔中选择与一号钻孔距离最近的钻孔,将其对应的压缩空气阀门、三通阀门、孔口阀门开启,将注浆充填阀门、排水排气阀门关闭,将其余各个钻孔处的注浆充填阀门、压缩空气阀门、排水排气阀门、孔口阀门均关闭;通过压缩空气管向其内部注入压缩空气,来观察其余钻孔处的孔口压力表数值是否变化,从而判断哪些钻孔与当前选择钻孔相连通;
重复上述方式,直至将所有的钻孔的连通情况以及独立情况判断完毕。
进一步的,在步骤S5中,废巷内部的积水与积气排出方式具体为:
所有的钻孔分为若干组相互连通的钻孔以及若干个独立的钻孔,只将若干组相互连通的钻孔内部的积水以及积气排出;
对第一组相互连通的钻孔内部废巷的积水以及积气排出时,将其余钻孔处的所有阀门均关闭,将第一组相互连通的钻孔内部最前侧的钻孔相对应的压缩空气阀门、三通阀门、孔口阀门开启,将排水排气阀门、注浆充填阀门关闭,将第一组相互连通的钻孔内部其余钻孔相对应的压缩空气阀门、注浆充填阀门、三通阀门关闭,将排水排气阀门、孔口阀门打开,这时压缩空气从最前侧的钻孔处进入,将第一组相互连通的所有钻孔内部的积水以及积气从除最前侧钻孔之外的其余钻孔所对应的排水排气管中排出;
对剩余多组相互连通的钻孔进行内部废巷的积水以及积气排出时,按照和第一组相同的流程,从最前侧的钻孔处注入压缩空气,将积水以及积气从其余的钻孔处排出。
进一步的,在步骤S6中,对若干组相互连通的钻孔进行注浆充填的具体方式为:
首先对第一组相互连通的钻孔进行注浆充填,将其内部最前侧钻孔处的注浆充填阀门、三通阀门、孔口阀门开启,将压缩空气阀门、排水排气阀门关闭,将同一组内部的其余钻孔处的压缩空气阀门、注浆充填阀门、三通阀门、排水排气阀门、孔口阀门关闭,从最前侧钻孔处注浆,同时检测同一组内部其余钻孔处的孔口压力表,当各个连通钻孔处的孔口压力表都达到设计注浆压力,保持恒定时,认为第一组相互连通的钻孔及与其相连的废巷空间已经注满;第一组相互连通的钻孔注浆充填完毕后,按照上述方式依次将剩余的多组相互连通的钻孔进行注浆充填。
更进一步的,在步骤S6中,每一组相互连通的钻孔都充填完毕后,对于独立的钻孔进行注浆充填,将最前侧的独立钻孔处的注浆充填阀门、三通阀门、孔口阀门、排水排气阀门开启,将压缩空气阀门关闭,浆液从孔口管处进入钻孔内部,浆液将钻孔及与其相连的废巷空间逐渐充满,同时将钻孔及与其相连的废巷空间内部的积水以及积气挤出,并最终从排水排气管中排出;按照上述的方式依次将所有的独立钻孔进行注浆充填。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为:
(1)安全便捷,无需人员提前调查原有废巷分布情况,通过该发明便可判断废巷大致分布及估算废弃空间体积。
(2)有利于积水、积气的排出,注浆压力较传统方式小。
(3)无需高强快硬的无机充填材料。
(4)充填效果方便检测且充填质量易于保证。
(5)方案实施步奏简洁,便于操作,且应用范围广,有利于大范围推广复制。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明:
图1是小窑破坏区的位置示意图;
图2为本发明的结构示意图;
图3是图2中A处的局部放大示意图;
其中,1为现采工作面、2为规划工作面、3为规划顺槽、4为运输顺槽、5为小窑破坏区、6为一号钻孔、7为二号钻孔、8为三号钻孔、9为N号钻孔、10为孔口管、11为孔口三通、12为排水排气管、13为压缩空气管、14为注浆充填管、15为孔口阀门、16为孔口压力表、17为排水排气阀门、18为排水排气压力表、19为三通阀门、20为三通压力表、21为顺槽三通、22为注浆充填阀门、23为压缩空气阀门。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,结合实施例和附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案,但保护范围不被此限制。
如图1所示,在井工煤矿的现采工作面1的一侧设置有运输顺槽4,运输顺槽4远离现采工作面1的一侧为多个相邻的规划工作面2,规划工作面2的两侧为规划顺槽3,规划工作面2内部为实体煤,其中规划的小窑破坏区5在最接近现采工作面1的规划工作面2内部。将最接近运输顺槽4的规划顺槽3进行挖掘,挖掘的部分为接近所规划的小窑破坏区5的区域段,挖掘出的区域段的两端分别通过一个连接顺槽与运输顺槽4相连通。
如图2、3所示,本发明提供了一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,具体包括下述步骤:
(1)针对划定的小窑破坏区5范围内的保护煤柱线,按照注浆材料的流动性及注浆压力合理设定充填钻孔间距,根据破坏范围平均部署N个钻孔,分别为一号钻孔6、二号钻孔7、三号钻孔8……N号钻孔9。N个钻孔在规划顺槽3已挖掘出的区域段侧壁上均匀排列设置。
(2)每个钻孔在实施时,根据设计注浆压力确定孔口管10长度,采用钻头钻出孔口管10长度。孔口管10选用无缝钢管,待孔口管10下入钻孔后进行壁后注浆固管封堵,固管封堵材料选择水泥-水玻璃灌浆材料。待孔口管10固定后,更换钻头,直至钻至设计深度,并对孔口管10进行临时封堵。在钻进过程中每当遇到废巷时,钻杆扭矩都会发生突变,记录变化时间和钻进的深度,来确定所经过废巷的位置及长度。
(3)将每个设计部署的钻孔都施工完毕后,在钻孔的孔口管10处撤掉临时封堵,然后在孔口管10处安装孔口三通11,孔口三通11在三个连接口处均设置有压力表及阀门,其中孔口三通11的第一连接口与孔口管10相连接。
(4)在规划顺槽3已挖掘出的区域段内部布置排水排气管12、压缩空气管13、注浆充填管14,三条管道均沿着规划顺槽3的延伸方向所延伸设置。将孔口三通11的第二连接口通过管道与排水排气管12相连接。在压缩空气管13与注浆充填管14之间设置有N个顺槽三通21,顺槽三通21的数量与孔口管10的数量相等、一一对应,顺槽三通21的第一连接口与压缩空气管13相连接,顺槽三通21的第二连接口与注浆充填管14相连接,顺槽三通21与压缩空气管13以及注浆充填管14之间的管道上均设置有阀门。孔口三通11的第二连接口与排水排气管12相连接,孔口三通11的第三连接口与相对应的顺槽三通21的第三连接口相连接。
其中,孔口三通11与孔口管10之间的阀门为孔口阀门15,孔口三通11与孔口管10之间的压力表为孔口压力表16。孔口三通11与排水排气管12之间的阀门为排水排气阀门17,孔口三通11与排水排气管12之间的压力表为排水排气压力表18。顺槽三通21与压缩空气管13之间的阀门为压缩空气阀门23,顺槽三通21与注浆充填管14之间的阀门为注浆充填阀门22。顺槽三通21与孔口三通11之间的阀门为三通阀门19,顺槽三通21与孔口三通11之间的压力表为三通压力表20。孔口压力表16相比孔口阀门15更加远离孔口三通11,排水排气压力表18相比排水排气阀门17更加远离孔口三通11,三通压力表20相比三通阀门19更加靠近孔口三通11。
(5)上述四步完成后,从一号钻孔6开始,将一号钻孔6的孔口管10与压缩空气管13接通,将压缩空气管13内部的压缩空气从孔口三通11的第三连接口处注入孔口管10内部,观察其余各个钻孔处孔口压力表16的数值变化,以此来判断各钻孔之间的连通情况,结合第二步钻孔施工时记录的各处废巷位置与深度,推断出废巷的大致分布情况。同时通过注入压缩空气,将废巷内部的积水与积气排出,排出的水气经过气水分离后,废水排入井底水仓,废气排入专用回风巷。
判断各钻孔之间连通情况的具体方式为:
将一号钻孔6处的压缩空气阀门23、三通阀门19、孔口阀门15开启,将注浆充填阀门22、排水排气阀门17关闭,将其余各个钻孔处的注浆充填阀门22、压缩空气阀门23、排水排气阀门17、孔口阀门15均关闭。通过压缩空气管13向一号钻孔6内部注入压缩空气,如果一号钻孔6与其它钻孔相连通,则相连通钻孔对应的孔口压力表16均会有数值变化,表明一号钻孔6与这些钻孔相互连通;如果其它所有钻孔对应的孔口压力表16均没有数值变化,表明一号钻孔6为无连通关系的独立钻孔。
一号钻孔6验证完毕后,从此前孔口压力表16数值没有变化的钻孔中选择与一号钻孔6距离最近的钻孔,将其对应的压缩空气阀门23、三通阀门19、孔口阀门15开启,将注浆充填阀门22、排水排气阀门17关闭,将其余各个钻孔处的注浆充填阀门22、压缩空气阀门23、排水排气阀门17、孔口阀门15均关闭。通过压缩空气管13向其内部注入压缩空气,来观察其余钻孔处的孔口压力表16数值是否变化,从而判断哪些钻孔与当前选择钻孔相连通。
重复上述方式,直至将所有的钻孔的连通情况以及独立情况判断完毕。
废巷内部的积水与积气排出方式具体为:
所有的钻孔分为若干组相互连通的钻孔以及若干个独立的钻孔,只将若干组相互连通的钻孔内部的积水以及积气排出。
对第一组相互连通的钻孔内部废巷的积水以及积气排出时,将其余钻孔处的所有阀门均关闭,将第一组相互连通的钻孔内部最前侧的钻孔相对应的压缩空气阀门23、三通阀门19、孔口阀门15开启,将排水排气阀门17、注浆充填阀门22关闭,将第一组相互连通的钻孔内部其余钻孔相对应的压缩空气阀门23、注浆充填阀门22、三通阀门19关闭,将排水排气阀门17、孔口阀门15打开,这时压缩空气从最前侧的钻孔处进入,将第一组相互连通的所有钻孔内部的积水以及积气从除最前侧钻孔之外的其余钻孔所对应的排水排气管12中排出。由于压缩空气是从最前侧的钻孔中进入,而积水以及积气是从其余的钻孔中排出的,因此在积水以及积气的排出过程中不会受到太大的阻力,可以保证第一组相互连通的钻孔内部废巷的积水以及积气都顺利排出。
对剩余多组相互连通的钻孔进行内部废巷的积水以及积气排出时,按照和第一组相同的流程,从最前侧的钻孔处注入压缩空气,将积水以及积气从其余的钻孔处排出。
(6)第五步完成后,根据第五步判断的各个钻孔之间的连通情况,对若干组相互连通的钻孔进行注浆充填,充填的同时监测孔口压力表16,待各个连通钻孔处的孔口压力表16都达到设计注浆压力,保持恒定时,认为各个连通的钻孔及与其相连的废巷空间已经注满。最后充填无连通关系的独立钻孔,直至所有钻孔充填完毕。
对若干组相互连通的钻孔进行注浆充填的具体方式为:
首先对第一组相互连通的钻孔进行注浆充填,将其内部最前侧钻孔处的注浆充填阀门22、三通阀门19、孔口阀门15开启,将压缩空气阀门23、排水排气阀门17关闭,将同一组内部的其余钻孔处的压缩空气阀门23、注浆充填阀门22、三通阀门19、排水排气阀门17、孔口阀门15关闭,从最前侧钻孔处注浆,同时检测同一组内部其余钻孔处的孔口压力表16,当各个连通钻孔处的孔口压力表16都达到设计注浆压力,保持恒定时,认为第一组相互连通的钻孔及与其相连的废巷空间已经注满。第一组相互连通的钻孔注浆充填完毕后,按照上述方式依次将剩余的多组相互连通的钻孔进行注浆充填。
每一组相互连通的钻孔都充填完毕后,对于独立的钻孔进行注浆充填,将最前侧的独立钻孔处的注浆充填阀门22、三通阀门19、孔口阀门15、排水排气阀门17开启,将压缩空气阀门23关闭,浆液从孔口管10处进入钻孔内部,浆液将钻孔及与其相连的废巷空间逐渐充满,同时将钻孔及与其相连的废巷空间内部的积水以及积气挤出,并最终从排水排气管12中排出。按照上述的方式依次将所有的独立钻孔进行注浆充填。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于,包括下述步骤:
S1、针对划定的小窑破坏区(5)范围内的保护煤柱线,根据小窑破坏区(5)的破坏范围平均部署N个钻孔,分别为一号钻孔(6)、二号钻孔(7)、三号钻孔(8)……N号钻孔(9);
S2、每个钻孔在实施时,先在钻孔的孔口处钻出孔口管(10)长度,并在钻孔的孔口处固定孔口管(10),孔口管(10)固定完毕后,更换钻头,将钻孔钻至设计深度,并对孔口管(10)进行临时封堵,在钻进过程中每当遇到废巷时,钻杆扭矩都会发生突变,记录变化时间和钻进的深度,来确定所经过废巷的位置及长度;
S3、将每个设计部署的钻孔都施工完毕后,在钻孔的孔口管(10)处撤掉临时封堵,然后在孔口管(10)处安装孔口三通(11),孔口三通(11)在三个连接口处均设置有压力表及阀门,其中孔口三通(11)的第一连接口与孔口管(10)相连接;
S4、在规划顺槽(3)已挖掘出的区域段内部布置排水排气管(12)、压缩空气管(13)、注浆充填管(14),将孔口三通(11)的第二连接口通过管道与排水排气管(12)相连接,在压缩空气管(13)与注浆充填管(14)之间设置有N个顺槽三通(21),顺槽三通(21)的数量与孔口管(10)的数量相等、一一对应,顺槽三通(21)的第一连接口与压缩空气管(13)相连接,顺槽三通(21)的第二连接口与注浆充填管(14)相连接,孔口三通(11)的第二连接口与排水排气管(12)相连接,孔口三通(11)的第三连接口与相对应的顺槽三通(21)的第三连接口相连接;
S5、上述四步完成后,从一号钻孔(6)开始,将一号钻孔(6)的孔口管(10)与压缩空气管(13)接通,将压缩空气管(13)内部的压缩空气从孔口三通(11)的第三连接口处注入孔口管(10)内部,观察其余各个钻孔处孔口压力表(16)的数值变化,以此来判断各钻孔之间的连通情况,结合步骤S2中钻孔施工时记录的各处废巷位置与深度,推断出废巷的大致分布情况;同时通过注入压缩空气,将废巷内部的积水与积气排出,排出的水气经过气水分离后,废水排入井底水仓,废气排入专用回风巷;
S6、第五步完成后,根据第五步判断的各个钻孔之间的连通情况,对若干组相互连通的钻孔进行注浆充填,充填的同时监测孔口压力表(16),待各个连通钻孔处的孔口压力表(16)都达到设计注浆压力,保持恒定时,认为各个连通的钻孔及与其相连的废巷空间已经注满;最后充填无连通关系的独立钻孔,直至所有钻孔充填完毕。
2.根据权利要求1所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于:在井工煤矿的现采工作面(1)的一侧设置有运输顺槽(4),运输顺槽(4)远离现采工作面(1)的一侧为多个相邻的规划工作面(2),规划工作面(2)的两侧为规划顺槽(3),规划工作面(2)内部为实体煤,其中规划的小窑破坏区(5)在最接近现采工作面(1)的规划工作面(2)内部,将最接近运输顺槽(4)的规划顺槽(3)进行挖掘,挖掘的部分为接近所规划的小窑破坏区(5)的区域段,挖掘出的区域段的两端分别通过一个连接顺槽与运输顺槽(4)相连通。
3.根据权利要求2所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于:N个钻孔在规划顺槽(3)已挖掘出的区域段侧壁上均匀排列设置。
4.根据权利要求1所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于:在步骤S2中,孔口管(10)选用无缝钢管,待孔口管(10)下入钻孔后进行壁后注浆固管封堵,固管封堵材料选择水泥-水玻璃灌浆材料。
5.根据权利要求1所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于:在步骤S4中,顺槽三通(21)与压缩空气管(13)以及注浆充填管(14)之间的管道上均设置有阀门,孔口三通(11)与孔口管(10)之间的阀门为孔口阀门(15),孔口三通(11)与孔口管(10)之间的压力表为孔口压力表(16);孔口三通(11)与排水排气管(12)之间的阀门为排水排气阀门(17),孔口三通(11)与排水排气管(12)之间的压力表为排水排气压力表(18);顺槽三通(21)与压缩空气管(13)之间的阀门为压缩空气阀门(23),顺槽三通(21)与注浆充填管(14)之间的阀门为注浆充填阀门(22);顺槽三通(21)与孔口三通(11)之间的阀门为三通阀门(19),顺槽三通(21)与孔口三通(11)之间的压力表为三通压力表(20)。
6.根据权利要求5所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于,在步骤S5中,判断各钻孔之间连通情况的具体方式为:
将一号钻孔(6)处的压缩空气阀门(23)、三通阀门(19)、孔口阀门(15)开启,将注浆充填阀门(22)、排水排气阀门(17)关闭,将其余各个钻孔处的注浆充填阀门(22)、压缩空气阀门(23)、排水排气阀门(17)、孔口阀门(15)均关闭;通过压缩空气管(13)向一号钻孔(6)内部注入压缩空气,如果一号钻孔(6)与其它钻孔相连通,则相连通钻孔对应的孔口压力表(16)均会有数值变化,表明一号钻孔(6)与这些钻孔相互连通;如果其它所有钻孔对应的孔口压力表(16)均没有数值变化,表明一号钻孔(6)为无连通关系的独立钻孔;
一号钻孔(6)验证完毕后,从此前孔口压力表(16)数值没有变化的钻孔中选择与一号钻孔(6)距离最近的钻孔,将其对应的压缩空气阀门(23)、三通阀门(19)、孔口阀门(15)开启,将注浆充填阀门(22)、排水排气阀门(17)关闭,将其余各个钻孔处的注浆充填阀门(22)、压缩空气阀门(23)、排水排气阀门(17)、孔口阀门(15)均关闭;通过压缩空气管(13)向其内部注入压缩空气,来观察其余钻孔处的孔口压力表(16)数值是否变化,从而判断哪些钻孔与当前选择钻孔相连通;
重复上述方式,直至将所有的钻孔的连通情况以及独立情况判断完毕。
7.根据权利要求6所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于,在步骤S5中,废巷内部的积水与积气排出方式具体为:
所有的钻孔分为若干组相互连通的钻孔以及若干个独立的钻孔,只将若干组相互连通的钻孔内部的积水以及积气排出;
对第一组相互连通的钻孔内部废巷的积水以及积气排出时,将其余钻孔处的所有阀门均关闭,将第一组相互连通的钻孔内部最前侧的钻孔相对应的压缩空气阀门(23)、三通阀门(19)、孔口阀门(15)开启,将排水排气阀门(17)、注浆充填阀门(22)关闭,将第一组相互连通的钻孔内部其余钻孔相对应的压缩空气阀门(23)、注浆充填阀门(22)、三通阀门(19)关闭,将排水排气阀门(17)、孔口阀门(15)打开,这时压缩空气从最前侧的钻孔处进入,将第一组相互连通的所有钻孔内部的积水以及积气从除最前侧钻孔之外的其余钻孔所对应的排水排气管(12)中排出;
对剩余多组相互连通的钻孔进行内部废巷的积水以及积气排出时,按照和第一组相同的流程,从最前侧的钻孔处注入压缩空气,将积水以及积气从其余的钻孔处排出。
8.根据权利要求5所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于,在步骤S6中,对若干组相互连通的钻孔进行注浆充填的具体方式为:
首先对第一组相互连通的钻孔进行注浆充填,将其内部最前侧钻孔处的注浆充填阀门(22)、三通阀门(19)、孔口阀门(15)开启,将压缩空气阀门(23)、排水排气阀门(17)关闭,将同一组内部的其余钻孔处的压缩空气阀门(23)、注浆充填阀门(22)、三通阀门(19)、排水排气阀门(17)、孔口阀门(15)关闭,从最前侧钻孔处注浆,同时检测同一组内部其余钻孔处的孔口压力表(16),当各个连通钻孔处的孔口压力表(16)都达到设计注浆压力,保持恒定时,认为第一组相互连通的钻孔及与其相连的废巷空间已经注满;第一组相互连通的钻孔注浆充填完毕后,按照上述方式依次将剩余的多组相互连通的钻孔进行注浆充填。
9.根据权利要求8所述的一种井工煤矿小窑破坏区充填复采探查充注方法,其特征在于,在步骤S6中,每一组相互连通的钻孔都充填完毕后,对于独立的钻孔进行注浆充填,将最前侧的独立钻孔处的注浆充填阀门(22)、三通阀门(19)、孔口阀门(15)、排水排气阀门(17)开启,将压缩空气阀门(23)关闭,浆液从孔口管(10)处进入钻孔内部,浆液将钻孔及与其相连的废巷空间逐渐充满,同时将钻孔及与其相连的废巷空间内部的积水以及积气挤出,并最终从排水排气管(12)中排出;按照上述的方式依次将所有的独立钻孔进行注浆充填。
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