CN116357383A - 一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法 - Google Patents
一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116357383A CN116357383A CN202310401922.2A CN202310401922A CN116357383A CN 116357383 A CN116357383 A CN 116357383A CN 202310401922 A CN202310401922 A CN 202310401922A CN 116357383 A CN116357383 A CN 116357383A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- goaf
- drilling
- grouting
- layer
- old
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 6
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 6
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/08—Filling-up hydraulically or pneumatically
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多层位‑多角度老采空区注浆充填的方法。该方法包括：首先摸清老采空区和遗留煤柱的分布特征；然后向老采空区进行钻孔至基本顶岩层附近停止钻入，放入带有倾斜弯头的套管，在套管里放入带有自进式钻头的高压软管，到达老采空区后取下自进式钻头，沿着管路注入充填浆料，改变套管方向，重复自钻和注浆过程，当上位采空区治理完毕后，重复钻孔过程对下位采空区再进行治理。本发明解决了目前老采空区注浆充填范围小，充填效果较差的缺点，通过一次钻孔实现多层位、多角度注浆，在保证注浆效果的同时，大大的降低了注浆成本。
Description
技术领域
本发明属于充填注浆技术领域，具体涉及一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法。
背景技术
随着我国城市及工程建设的迅猛发展，建设用地日趋紧张，特别是资源型城市，由于无地可选，一些民用建筑物、工业构筑物、交通设施等迫不得已兴建或穿越于采空(动)区之上。特别是近年来，部分城市为解决建设用地瓶颈，集约用地，开始在采煤沉陷区或待采区上方兴建各种大型建(构)筑物。
在沉陷区上方开发建设利用首要的就是对沉陷区的治理建设。并且，我国幅员辽阔，煤层赋存状态差别很大，很多沉陷区都是多煤层开采后遗留形成的。目前最常用就是采空区注浆加固技术，从地面向采空区钻孔，钻孔至预先位置后把准备好的浆料注入采空区。
专利文献(公开号CN101021162)公开了一种覆岩离层注浆充填装置及注浆充填系统，该装置能够解决现有覆岩离层注浆充填技术注浆层位少、不能连续注浆、注浆效率低的问题，但是需要事先根据特殊地层条件制作特殊套管，操作步骤繁琐，适用性和实用性不足。专利文献(公开号CN103216236A)公开了向采场覆岩离层注浆的减沉方法，对控制地表塌陷方面有一定的益处。但是这种方法只适用于正在开采的煤层，对于老采空区的治理并不适用。专利文献(公开号CN105804752A)公开了一种煤矿条带开采中覆岩离层注浆监测工艺。该发明解决了多层采空区注浆困难，离层覆岩不易寻找的问题，但是此发明需重复打钻孔，注浆范围小，注浆工艺繁琐。
此外，目前的注浆充填大多数是单一的从地面向采空区钻孔，到达预设位置，开始注浆。由于每一钻孔承受的浆量有限，充填范围较小，为了提高充填效果，往往需要打很多密集的钻孔，这大大提高了注浆成本。
综上，亟需寻找一种能够实现向老采空区一次钻孔，多层位、多方向全面注浆的充填方法。
发明内容
本发明为解决现有技术重复打钻孔、逐次注浆的技术问题，提供了一种通过向老采空区一次钻孔实现多层位、多角度的全面注浆的充填方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，包括以下步骤：
步骤1：对老采空区进行探测，摸清老采空区和遗留煤柱的分布特征；
步骤2：从老采空区上方的地面向老采空区方向实施钻孔，钻孔终孔至上位采空区基本顶附近；
步骤3：在钻孔内下放带有倾斜弯头的套管，倾斜弯头与钻孔底部的孔壁接触，在套管内下放高压软管，高压软管的底部连接自进式钻头，自进式钻头的正向孔眼射流用于破岩钻孔，为射流钻头提供前进的通道，反向孔眼射流用于产生向前的推力，内部叶轮起到了增压的作用，帮助正向孔眼产生更大的压力破岩；
步骤4：使自进式钻头沿套管弯头方向向上位采空区钻进，直至钻入上位采空区，停止钻进，取下自进式钻头，开始注浆充填，待充填浆料开始从高压软管中反喷时，停止注浆充填；
步骤5：取出高压软管，改变套管方向，然后在套管内下放连接有自进式钻头的高压软管，重复步骤4，直至上位采空区的注浆充填结束；
步骤6：沿步骤2的钻孔方向继续向下钻进，钻孔终孔至下位采空区基本顶附近，重复步骤3至5，完成下位采空区的注浆充填。
作为优选，所述步骤1中采用高密度电法、三维激光扫描仪或授权公告号为CN104965229A的中国专利文本中所述的老采空区范围的确定方法对老采空区进行探测。
作为优选，所述步骤2中钻孔的孔径为Φ130mm。
作为优选，所述步骤2中钻孔的孔位偏差小于1m，孔斜小于1°。
作为优选，所述步骤2中钻孔终孔至距离上位采空区基本顶2-5m处。
作为优选，所述步骤3中套管的孔径为Φ90mm，管壁厚度为8mm。
作为优选，所述步骤3中倾斜弯头的倾斜角度为-51°。
作为优选，所述步骤3中高压软管的孔径为Φ50mm，管壁厚度为4mm。
作为优选，所述步骤4中充填浆料为水泥与粉煤灰的混合料浆，水泥与粉煤灰的重量比例为4:6。
作为优选，所述步骤6中钻孔终孔至距离下位采空区基本顶2-5m处。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下
本发明通过一次钻孔实现多层位、多角度的全面注浆，能够解决目前老采空区重复钻孔，逐次注浆、注浆充填范围小以及充填效果较差的缺点，在保证注浆效果的同时，大大降低了注浆成本，提高了老采空区的治理效率。
附图说明
图1为上位采空区多角度注浆流程示意图；
图2为下位采空区多角度注浆流程示意图；
图3为采空区注浆效果俯视图；
图4为自进式钻头结构示意图；
图5为弯头处钻孔放大示意图；
图6为高压泵房内部结构图；
图中，1、水池，2、高压连接软管，3、高压泵站(3.1、高压泵，3.2、流量仪表，3.3、压力仪表)，4、一号阀门，5、二号阀门，6、浆料搅拌池，7、钻孔，8、套管，9、高压软管，10、倾斜套管弯头，11、自进式钻头(11.1、后喷嘴，11.2、前喷嘴，11.3、叶轮)，12、采空区。
具体实施方式
以下实施例旨在对本发明作适应性说明和解释，并不限定本发明的范围。
为了对本发明的技术目标、特征和效果有更清楚的理解，现结合附图对本发明进一步详细的说明。
本发明提供了一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，该方法包括：首先通过高密度电法对老采空区进行探测，摸清老采空区和遗留煤柱的分布特征。然后，向老采空区进行钻孔，钻到基本顶岩层附近停止钻入，放入带有倾斜弯头的套管，在套管里放入带有自进式钻头的高压软管，沿着一定角度向老采空区高压钻入，到达老采空区后取下自进式钻头，沿着管路注入充填浆料，改变套管方向，重复自钻和注浆过程，当上位采空区治理完毕后，重复钻孔过程，对下位采空区再进行治理。
如图1至图6所示，本发明提供了一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，具体实施步骤如下：
步骤1：结合矿井原有的地质技术资料，勘察查明拟建设区域的老采空区12的分布状况，绘制老采空区和煤柱群的形态分布图；
步骤2：从地面向老采空区钻入钻孔7，钻孔7穿过松散层钻进至完整基岩段5m后下套管，并用水泥砂浆固管护壁，孔口管固结后进行压水试验，其最大压力不低于3MPa，保证不窜浆，钻孔7终孔至上位采空区基本顶2-5m处；钻孔7的孔径为Φ130mm，孔位偏差小于1m，孔斜小于1°；
步骤3：在钻孔7中下放套管8，套管8底部连接有倾斜套管弯头10，在套管8中放入高压软管9，高压软管9头部连接有自进式钻头11，尾部连接高压泵站3；套管8的孔径为Φ90mm，管壁厚度为8mm，倾斜套管弯头10的倾斜角度为-51°，高压软管9的孔径为Φ50mm，管壁厚度为4mm；
步骤4：启动一号阀门4，关闭二号阀门5，启动高压泵站3中的高压泵3.1，将水池1中的水通过高压连接软管2泵送到自进式钻头11，高压水带动叶轮11.3转动形成水平激流，从前喷嘴11.2喷出破碎钻头前方岩石，从后喷嘴11.1向后喷出带动自进式钻头11和高压软管9向采空区12钻进；根据流量仪表3.2和压力仪表3.3调整水压大小，使水压稳定在3MPa左右，使自进式钻头11持续向前推进；
步骤5：当发现自进式钻头11钻进速度明显加快，根据勘察的采空区形态和钻进距离检验自进式钻头11是否钻入采空区12中；
步骤6：确认自进式钻头11钻入采空区12中后，关闭高压泵3.1，关闭一号阀门4，将自进式钻头11取下，打开二号阀门5，通过高压泵站3将提前搅拌好的充填浆料从高压软管9沿着一定角度送入采空区12中，充填浆料为水泥与粉煤灰的混合料浆，水泥与粉煤灰的重量比例为4:6；当充填浆料注入明显迟缓，从高压软管9中有反喷的情况时，停止注浆充填；
步骤7：取出高压软管9，调整套管8角度，然后在套管8内下放连接有自进式钻头11的高压软管9，重复步骤4至6的操作过程，直至上位采空区的注浆充填结束；
步骤8：沿步骤2的钻孔7方向继续向下钻进，钻孔7终孔至下位采空区基本顶2-5m处，重复步骤3至7的操作过程，完成下位采空区的注浆充填。
以上所述为本发明的优选实施方式，应当指出，在不脱离本发明所述技术实质与原理的前提下对上述实施方法作出的任何改进与修润，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对老采空区进行探测，摸清老采空区和遗留煤柱的分布特征；
步骤2：从老采空区上方的地面向老采空区方向实施钻孔，钻孔终孔至上位采空区基本顶附近；
步骤3：在钻孔内下放带有倾斜弯头的套管，倾斜弯头与钻孔底部的孔壁接触，在套管内下放高压软管，高压软管的底部连接自进式钻头；
步骤4：使自进式钻头沿套管弯头方向向上位采空区钻进，直至钻入上位采空区，停止钻进，取下自进式钻头，开始注浆充填，待充填浆料开始从高压软管中反喷时，停止注浆充填；
步骤5：取出高压软管，改变套管方向，然后在套管内下放连接有自进式钻头的高压软管，重复步骤4，直至上位采空区的注浆充填结束；
步骤6：沿步骤2的钻孔方向继续向下钻进，钻孔终孔至下位采空区基本顶附近，重复步骤3至5，完成下位采空区的注浆充填。
2.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤1中采用高密度电法、三维激光扫描仪或授权公告号为CN104965229A的中国专利文本中所述的老采空区范围的确定方法对老采空区进行探测。
3.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤2中钻孔的孔径为Φ130mm。
4.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤2中钻孔的孔位偏差小于1m，孔斜小于1°。
5.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤2中钻孔终孔至距离上位采空区基本顶2-5m处。
6.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤3中套管的孔径为Φ90mm，管壁厚度为8mm。
7.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤3中倾斜弯头的倾斜角度为-51°。
8.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤3中高压软管的孔径为Φ50mm，管壁厚度为4mm。
9.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤4中充填浆料为水泥与粉煤灰的混合料浆，水泥与粉煤灰的重量比例为4:6。
10.根据权利要求1所述的一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法，其特征在于：所述步骤6中钻孔终孔至距离下位采空区基本顶2-5m处。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310401922.2A CN116357383A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310401922.2A CN116357383A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116357383A true CN116357383A (zh) | 2023-06-30 |
Family
ID=86937829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310401922.2A Pending CN116357383A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116357383A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117432463A (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-23 | 中国矿业大学 | 一种采充平行的膏体充填方法 |
-
2023
- 2023-04-14 CN CN202310401922.2A patent/CN116357383A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117432463A (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-23 | 中国矿业大学 | 一种采充平行的膏体充填方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104314573B (zh) | 一种基于水力切割的硬岩隧道施工方法 | |
| CN112324337B (zh) | 一种松软煤层底板穿层沿顶梳状钻孔全程瓦斯抽采方法 | |
| CN110397428B (zh) | 一种直井与u型对接井联合开采煤层气的驱替煤层气增产方法 | |
| CN103867229B (zh) | 一种煤矿大采深与下组煤开采防治水综合治理方法 | |
| CN103256025B (zh) | 一种复合井网式煤层气开采方法 | |
| CN111594258A (zh) | 一种碎软低透突出煤层以孔代巷快速抽采瓦斯达标的技术方法 | |
| CN106089291B (zh) | 一种协同抽采垮落式老空区及下煤层煤层气的方法 | |
| CN109763857B (zh) | 水射流密集梳状钻孔式待掘巷煤层瓦斯消突预抽治理方法 | |
| CN106948843A (zh) | 一种双层多分支顺层钻孔注浆改造顶底板双重灰岩含水层方法 | |
| CN104806217A (zh) | 煤层群井地联合分层压裂分组合层排采方法 | |
| CN102877857B (zh) | 大采高工作面过特殊地质的深孔预注浆加固顶板方法 | |
| CN203487528U (zh) | 串珠式岩溶地区水中墩钻孔桩施工用暗河溶洞处理结构 | |
| CN104975868A (zh) | 基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法 | |
| CN102536317B (zh) | 通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的装置及工艺 | |
| CN105927191A (zh) | 一种刀柱式老空区及下煤层煤层气联合开采的方法 | |
| CN102587958A (zh) | 一种开采煤层气的方法 | |
| CN107100625A (zh) | 覆岩注水充填降低导高的保水开采方法 | |
| CN104370508A (zh) | 一种煤矿底板岩体注浆加固方法及注浆浆液 | |
| CN116357383A (zh) | 一种多层位-多角度老采空区注浆充填的方法 | |
| CN108979666A (zh) | 一种钢管混凝土桩控制巷道底鼓的方法 | |
| CN104265357A (zh) | 一种强突煤层预抽防突方法 | |
| CN103362541A (zh) | 高瓦斯低透气性煤层区域性增加煤层透气性的方法 | |
| CN103867124B (zh) | 一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统 | |
| CN103615265A (zh) | 软岩隧道水平旋喷施工方法 | |
| CN203334956U (zh) | 一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |