CN117846561B - 一种基于离层注浆的煤铀协同开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于离层注浆的煤铀协同开采方法，包括获得煤铀叠置区地质赋存条件和分布情况、在煤铀叠置区地面建设生产系统以及地表监测系统、在煤铀叠置区地面施工钻孔、在铀矿区周围形成抗渗帷幕、煤铀协同开采、污染治理等步骤。本基于离层注浆的煤铀协同开采方法能够实现综合机械化采煤和地浸采铀同步进行，既可保证关键层和含水层的完整性、又能满足铀矿地浸高效采出的要求，不仅煤炭资源和铀矿资源均可以采出，而且煤炭开采和铀矿开采互不干扰，同时可避免资源舍弃问题，且方便铀矿开采后期的污染治理和生态修复工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种采矿方法，具体是一种针对具有“下煤上铀”地层结构的煤与共伴生砂岩型铀矿的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，属于采矿工程技术领域。
背景技术
铀资源是重要的战略资源，90％以上的天然铀产量来自砂岩型铀矿。大多数砂岩型铀矿与煤、石油、天然气等战略性矿产资源同盆共存，其中以煤铀叠置共生现象最为普遍。我国北方中生代含煤盆地常见煤、铀共伴生发育，且煤及煤系砂岩型铀矿表现为“下煤上铀”特征的地层结构，其中砂岩型铀矿具有疏松多孔、固结程度低、渗透性好、品位低且发育于含水层之间的特点。
地浸采铀是对可地浸砂岩型铀矿按一定网度布置工艺钻孔，从注液孔注入可与铀矿发生物理化学反应的浸矿剂，进行充分反应后，经抽液孔提出至地表，在地表工厂进行萃取铀的过程。其中“CO2+O2”浸出工艺中通过对CO2和O2的量进行严格控制，可以规避酸法和碱法浸出工艺面临的沉淀堵塞问题，且使用“CO2+O2”浸出工艺可以实现较高的采矿效率和几乎为零的废石和尾矿排出，因此“CO2+O2”浸出工艺目前是地浸采铀的主要工艺形式。针对“下煤上铀”的煤铀共生矿床的协同开采，由于存在采动影响，因此在采取“先铀后煤”开采工艺时，经过地浸式开采的铀矿中的残留放射性核素和放射性气体氡气会通过导水裂隙带迁移到采煤工作面，危害煤矿工人的身体健康，而且由于地浸采铀受制于浸出液铀浓度和抽注液量，因此铀矿的开采周期往往长达数十年，这就会造成被压覆的煤炭资源的相关煤企经营会受到显著影响；而在采取“先煤后铀”开采工艺时，采动影响覆岩导水裂隙带向上发育，一旦导通砂岩型铀矿的含水层，就会导致铀矿层孔隙水压力降低，铀矿资源将成为不可开采的呆矿。如何实现煤铀共生矿床的高效协同开采，是业内关注的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于离层注浆的煤铀协同开采方法，能够在实现对煤矿进行开采的前提下实现对铀矿进行防止放射性核素扩散的保水开采，且便于后期地浸铀矿山的生态修复和地下水治理，特别适用于具有“下煤上铀”地层结构的煤铀共生矿床的开采。
为实现上述目的，本基于离层注浆的煤铀协同开采方法具体包括以下步骤：
Step1，基于工程地质勘探，获得煤铀叠置区内的煤层、铀矿层、隔水层、含水层、主关键层的地质赋存条件和分布情况；
Step2，在煤铀叠置区地表建设包括铀矿综合处理站和注浆制浆站的地表生产系统以及用于监测的地表监测系统，铀矿综合处理站包括浸矿剂注入装置和浸出液抽液装置；
Step3，在煤铀叠置区地表施工钻孔，钻孔包括用于监测的岩层移动与孔隙水压力监测孔以及需下入套管并进行固井的离层注浆孔、浸矿剂注液孔、一孔两用钻孔和帷幕注浆孔；
在煤层上方的地表按照采煤工作面的推进方向以设定间距打设离层注浆孔、且离层注浆孔贯穿主关键层的底界面，离层注浆孔的套管内腔形成注浆通道；在铀矿区附近上方的地表打设岩层移动与孔隙水压力监测孔、且岩层移动与孔隙水压力监测孔至少贯穿主关键层的底界面；在铀矿区上方的地表围绕铀矿区周围以设定间距打设帷幕注浆孔、且帷幕注浆孔贯穿主关键层的底界面，帷幕注浆孔的套管下入深度小于铀矿区的埋深，帷幕注浆孔的套管内腔形成注浆通道；在铀矿区上方的地表向铀矿区打设一孔两用钻孔和浸矿剂注液孔，一孔两用钻孔贯穿主关键层、且一孔两用钻孔内的套管是包括离层注浆通道和浸出液抽液通道的双层套管结构，浸矿剂注液孔的打设深度与铀矿区的埋藏深度配合，浸矿剂注液孔的套管内腔形成浸矿剂注液通道；
Step4，将注浆通道与注浆制浆站通过管路连接，将浸矿剂注液通道与铀矿综合处理站的浸矿剂注入装置通过管路连接，将浸出液抽液通道与铀矿综合处理站的浸出液抽液装置通过管路连接，将位于岩层移动与孔隙水压力监测孔内的岩层移动与孔隙水压力监测传感器与地表监测系统电连接；
Step5，通过帷幕注浆孔向铀矿区周围进行持续压力注浆，在铀矿区周围形成抗渗帷幕；
Step6，协同开采，综合机械化采煤、离层注浆和地浸采铀同步进行，同时通过岩层移动与孔隙水压力监测孔内的岩层移动与孔隙水压力监测传感器持续进行岩层移动观测和孔隙水压力监测；
随着采煤工作面的推进以及采空区的顶板垮落，通过离层注浆孔和一孔两用钻孔向离层区内持续压力注浆进行充填，离层区内的离层注浆充填体与抗渗帷幕共同形成“吊篮式”封堵结构；
通过浸矿剂注液孔向铀矿区注入浸矿剂，进行充分反应后，铀矿浸出液通过浸出液抽液通道被浸出液抽液装置抽出至铀矿综合处理站进行萃取处理；
Step7，当煤矿和铀矿资源开采完毕后，对“吊篮式”封堵结构内部的铀矿浸出残留液进行污染治理。
作为本发明的进一步改进方案，一孔两用钻孔自上至下包括松散层固井段、基岩钢管护壁段、铀矿溶浸段和离层注浆段；
一孔两用钻孔的成孔工艺为：采用大直径钻头在表土层钻孔形成表土层钻孔，下入表土层套管，用水泥浆进行封闭止水、并检查封闭止水质量，最终形成松散层固井段；采用中号直径钻头钻取并成型穿层孔Ⅰ，穿层孔Ⅰ穿过铀矿区直至关键层顶界面，向穿层孔Ⅰ内下入基岩套管，基岩套管对应铀矿区埋深位置的管段是花管结构管段，用水泥浆对基岩套管进行固井后形成基岩钢管护壁段，基岩套管的花管结构管段位置形成铀矿溶浸段；在基岩套管内同轴下入小号钻头、并在主关键层上钻取并成型穿层孔Ⅱ，穿层孔Ⅱ贯穿主关键层底界面，向基岩套管内下入离层注浆套管、并使离层注浆套管的底端到达主关键层的底界面，离层注浆套管的底端形成离层注浆段；离层注浆套管内腔形成注浆通道，基岩套管内壁与离层注浆套管外壁之间的环形空腔形成浸出液抽液通道。
作为本发明的进一步改进方案，离层注浆套管位于主关键层与铀矿区之间的管段上固定密闭设有环形结构的封隔器、且封隔器与基岩套管密闭连接；
向基岩套管内下入离层注浆套管前，将封隔器与离层注浆套管固定连接。
作为本发明的进一步改进方案，基岩套管花管结构管段与离层注浆套管之间、或者位于基岩套管花管结构管段上方的管段与离层注浆套管之间还设有环形外骨架过滤器，且环形外骨架过滤器内充填有砾石；
环形外骨架过滤器与离层注浆套管固定安装连接后跟随离层注浆套管下入基岩套管内；或者将环形外骨架过滤器与基岩套管固定安装连接后跟随基岩套管下入穿层孔Ⅰ内。
作为本发明的进一步改进方案，在采煤工作面的回风巷和/或运输巷向采空区顶板方向打设放射性核素与氡气监测钻孔，放射性核素与氡气监测钻孔内布置有与地表监测系统电连接的放射性核素与氡气监测传感器；
放射性核素与氡气监测传感器持续进行监测，实现在放射性核素和氡气到达采煤工作面之前进行预警。
作为本发明的进一步改进方案，浸矿剂注液孔按照铀矿区的分布范围均布设置为多个。
作为本发明的进一步改进方案，一孔两用钻孔的孔底与煤层顶板的距离至少为导水裂隙带高度与五倍的采煤工作面高度之和。
作为本发明的优选方案，注浆材料选用粉煤灰。
与现有技术相比，本基于离层注浆的煤铀协同开采方法具有以下优点：
1、综合机械化采煤和地浸采铀可同步进行，不仅煤炭资源和铀矿资源均可以采出，而且煤炭开采和铀矿开采互不干扰，同时可避免资源舍弃问题。
2、通过离层注浆的方式构建煤铀隔离带，既可保证关键层和含水层的完整性，又能满足铀矿地浸高效采出的要求，还能够实现地表减沉，提高“上铀下煤”工况下煤矿工作面的安全性。
3、一孔两用钻孔结构可减少钻孔施工量，降低施工成本。
4、通过帷幕注浆和离层注浆形成“吊篮式”封堵结构，方便铀矿开采后期的污染治理和生态修复工作，实现绿色矿山。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明基于离层注浆的煤铀协同开采的结构示意图；
图3是本发明离层注浆与铀矿抽注一孔两用钻孔的结构示意图；
图4是本发明煤铀叠置区钻孔布置方案示意图(俯视)，其中箭头所示为采煤工作面的推进方向；
图5是本发明帷幕注浆吊篮式封堵结构的结构示意图，其中(a)是持续压力注浆形成椭球型结构充填体的结构示意图、(b)是“吊篮式”封堵结构的结构示意图。
图中：1-采煤工作面；2-采空区；3-导水裂隙带；4-主关键层；5-离层区；6-隔水层；7-铀矿区；8-砂岩型铀矿；9-一孔两用钻孔；10-表土层钻孔；11-表土松散层套管；12-固井材料；13-基岩钻孔；14-基岩套管；15-环形外骨架过滤器；16-封隔器；17-离层注浆套管；18-离层注浆管路；19-铀矿浸出液抽采管路；20-岩层移动与孔隙水压力监测孔；21-离层注浆孔；22-浸矿剂注液孔；23-帷幕注浆孔；24-帷幕凝固结实体；25-铀矿浸出残留液；26-离层注浆充填体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本基于离层注浆的煤铀协同开采方法具体包括以下步骤：
Step1，基于工程地质勘探，钻孔取芯，对取芯岩样进行室内试验，测量渗透性、单轴抗压强度、抗拉强度、铀元素含量等基本参数，查明区域内的煤层、铀矿层、隔水层6、含水层、主关键层4、亚关键层等的地质赋存条件和分布情况。
Step2，确定区域属于煤铀叠置区并且矿产均具备较高的回采价值后，在煤铀叠置区地表建设包括铀矿综合处理站和注浆制浆站的地表生产系统以及用于监测的地表监测系统，铀矿综合处理站包括浸矿剂注入装置和浸出液抽液装置。注浆材料通常可选用粉煤灰、煤矸石粉、高水材料或超高水材料，其中，由于粉煤灰来源丰富、本身无毒、稳定性好、不易离析，存在空心微珠结构，制备成的粉煤灰浆液流动性好，粉煤灰比表面积大，具有高吸附性，泌水压实后支撑关键层且能形成煤铀隔离带，具备吸附重金属和有机污染物的能力，因此优选粉煤灰作为注浆材料。
Step3，在煤铀叠置区地表施工钻孔，钻孔包括用于监测的岩层移动与孔隙水压力监测孔20以及需下入套管并进行固井的离层注浆孔21、浸矿剂注液孔22、一孔两用钻孔9和帷幕注浆孔23。
如图4所示，煤铀叠置区由外到内分为3个区域，分别是采煤工作面1、离层区5和铀矿区7。在煤层上方的地表按照采煤工作面1的推进方向以设定间距打设离层注浆孔21、且离层注浆孔21贯穿主关键层4的底界面，离层注浆孔21的套管内腔形成注浆通道。在铀矿区7附近上方的地表打设岩层移动与孔隙水压力监测孔20、且岩层移动与孔隙水压力监测孔20至少贯穿主关键层4的底界面。在铀矿区7上方的地表围绕铀矿区7周围以设定间距打设帷幕注浆孔23、且帷幕注浆孔23贯穿主关键层4的底界面，帷幕注浆孔23的套管下入深度小于铀矿区7的埋深，帷幕注浆孔23的套管内腔形成注浆通道。在铀矿区7上方的地表向铀矿区7打设一孔两用钻孔9和“CO2+O2”浸矿剂注液孔22，一孔两用钻孔9贯穿主关键层4，“CO2+O2”浸矿剂注液孔22的打设深度与铀矿区7的埋藏深度配合，“CO2+O2”浸矿剂注液孔22的套管内腔形成浸矿剂注液通道。
如图3所示，一孔两用钻孔9内的套管是双层套管结构，包括离层注浆通道和浸出液抽液通道，一孔两用钻孔9自上至下包括松散层固井段、基岩钢管护壁段、铀矿溶浸段和离层注浆段，一孔两用钻孔9的成孔工艺为：采用大直径钻头在表土层钻孔形成表土层钻孔10，下入表土层套管11，用水泥浆进行封闭止水、并检查封闭止水质量，最终形成松散层固井段；采用中号直径钻头钻取并成型穿层孔Ⅰ，穿层孔Ⅰ穿过铀矿区7直至关键层4顶界面，向穿层孔Ⅰ内下入基岩套管14，基岩套管14对应铀矿区7埋深位置的管段是花管结构管段，用水泥浆对基岩套管14进行固井后形成基岩钢管护壁段，基岩套管14的花管结构管段位置形成铀矿溶浸段；在基岩套管14内同轴下入小号钻头、并在主关键层4上钻取并成型穿层孔Ⅱ，穿层孔Ⅱ贯穿主关键层4底界面，采用套管扶正器确保离层注浆套管17与基岩套管14同轴，通过基岩套管14下入离层注浆套管17、并使离层注浆套管17的底端到达主关键层4的底界面，离层注浆套管17的底端形成离层注浆段；离层注浆套管17内腔形成注浆通道，基岩套管14内壁与离层注浆套管17外壁之间的环形空腔形成浸出液抽液通道。
Step4，将注浆通道与注浆制浆站通过管路连接，将浸矿剂注液通道与铀矿综合处理站的浸矿剂注入装置通过管路连接，将浸出液抽液通道与铀矿综合处理站的浸出液抽液装置通过管路连接，将位于岩层移动与孔隙水压力监测孔20内的岩层移动与孔隙水压力监测传感器与地表监测系统电连接，形成完整的地浸采铀生产系统、注浆系统以及监测系统。
Step5，通过帷幕注浆孔23先向铀矿区7周围进行持续压力注浆，如图5所示，由于铀矿区7所处的砂岩地层具有疏松多孔、渗透性好的特点，因此持续压力注浆在渗透作用下可在砂岩地层逐步胶结形成椭球型结构充填体、且相邻的椭球型结构充填体可继续扩张渗透而产生重叠贯通，最终形成包围铀矿区7的环形封闭结构，由于充填浆液中的粉煤灰比表面积大、孔隙率大，具有吸附重金属的功能，因此固化后的帷幕凝固结实体24形成的抗渗帷幕可在后期进行地浸采铀时防止铀矿浸出液在砂岩地层内发生渗流、减少铀矿中放射性核素的扩散。
Step6，协同开采，综合机械化采煤、离层注浆和地浸采铀同步进行，通过离层注浆孔21和一孔两用钻孔9进行持续压力注浆，通过浸矿剂注液孔22向铀矿区7注入“CO2+O2”浸矿剂，同时通过岩层移动与孔隙水压力监测孔20持续进行岩层移动观测和孔隙水压力监测。
监测岩层移动与孔隙水压力监测孔20内不同深度的岩层的沉降情况和孔隙水压力情况，一方面可以基于长时间的监测数据获得由于煤矿工作面开采导致的覆岩离层和孔隙水压力情况，从而为离层注浆时机和注浆量提供依据，另一方面确保砂岩含水层的水位和孔隙水压力稳定，保证铀矿地浸的高效采出，再一方面可以为采煤工作面1的顶板管理工作提供数据支持。
如图2所示，综合机械化采煤过程中，随着采煤工作面1的推进，在采煤工作面1后方逐步形成采空区2，采空区2顶板垮落会导致主关键层4与其下方的地层发生离层，通过岩层移动与孔隙水压力监测孔20的监测情况和预注清水的方式判断离层发育情况，一旦发生离层，则立刻通过离层注浆孔21和一孔两用钻孔9向离层区5内持续压力注浆进行充填，从而支撑关键层。一方面可以压实采空区2、防止主关键层4破断，进而减少地表变形、提高岩层抵抗弯曲变形的能力，另一方面，如图5所示，随着离层区5内的离层注浆充填体26体积的逐步增大，其覆盖面积可逐步囊括整个铀矿区7、并与帷幕凝固结实体24形成的抗渗帷幕共同形成“吊篮式”封堵结构，可提高地层的抗渗能力，防止铀矿浸出液通过导水裂隙带渗流至采空区2、并减少铀矿中放射性核素的向下扩散。
如图3所示，通过浸矿剂注液孔22向铀矿区7注入“CO2+O2”浸矿剂，进行充分反应后，铀矿浸出液可通过浸出液抽液通道被浸出液抽液装置抽出至铀矿综合处理站进行后续的萃取处理。
Step7，当煤矿和铀矿资源开采完毕后，对“吊篮式”封堵结构内部的铀矿浸出残留液25进行污染治理，可以采用物理、化学和生物方法综合治理铀矿浸出残留液25，保证地下水源安全。
为了避免铀矿浸出液通过离层注浆套管17与主关键层4之间的间隙渗入离层区5、且防止压力注浆浆液和铀矿浸出液的串通，作为本发明的进一步改进方案，离层注浆套管17位于主关键层4与铀矿区7之间的管段上固定密闭设有环形结构的封隔器16、且封隔器16与基岩套管14密闭连接。封隔器16可以采用弹性橡胶材质、或者采用可充气式气囊结构等其他结构形式，可将封隔器16直接与离层注浆套管17固定连接后跟随离层注浆套管17下入基岩套管14内。
抽取铀矿浸出液时，为了实现粗滤、避免粗大颗粒物一并被抽出而导致浸出液抽液装置故障，作为本发明的进一步改进方案，基岩套管14花管结构管段与离层注浆套管17之间、或者位于基岩套管14花管结构管段上方的管段与离层注浆套管17之间还设有环形外骨架过滤器15，且环形外骨架过滤器15内充填有砾石。环形外骨架过滤器15可与离层注浆套管17固定安装连接后跟随离层注浆套管17下入基岩套管14内；或者将环形外骨架过滤器15与基岩套管14固定安装连接后跟随基岩套管14下入穿层孔Ⅰ内。
为了在采煤工作面1实现渗漏预警、保障井下施工人员的安全，作为本发明的进一步改进方案，可以在采煤工作面1的回风巷和/或运输巷向采空区2顶板方向打设放射性核素与氡气监测钻孔，放射性核素与氡气监测钻孔内布置有与地表监测系统电连接的放射性核素与氡气监测传感器，放射性核素与氡气监测传感器持续进行监测，可以在放射性核素和氡气到达采煤工作面1之前实现预警。
为了提高浸矿剂的注入效率、且能够实现注入浸矿剂的均匀度，作为本发明的进一步改进方案，浸矿剂注液孔22按照铀矿区7的分布范围均布设置为多个。
为了确保离层区5内的压力注浆浆液不会通过导水裂隙带渗流至采空区2，作为本发明的进一步改进方案，一孔两用钻孔9的孔底与煤层顶板的距离至少为导水裂隙带高度与五倍的采煤工作面高度之和。
本基于离层注浆的煤铀协同开采方法能够实现综合机械化采煤和地浸采铀同步进行，既可保证关键层和含水层的完整性、又能满足铀矿地浸高效采出的要求，不仅煤炭资源和铀矿资源均可以采出，而且煤炭开采和铀矿开采互不干扰，同时可避免资源舍弃问题，且方便铀矿开采后期的污染治理和生态修复工作。
Claims (8)
1.一种基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
Step1，基于工程地质勘探，获得煤铀叠置区内的煤层、铀矿层、隔水层(6)、含水层、主关键层(4)的地质赋存条件和分布情况；
Step2，在煤铀叠置区地表建设包括铀矿综合处理站和注浆制浆站的地表生产系统以及用于监测的地表监测系统，铀矿综合处理站包括浸矿剂注入装置和浸出液抽液装置；
Step3，在煤铀叠置区地表施工钻孔，钻孔包括用于监测的岩层移动与孔隙水压力监测孔(20)以及需下入套管并进行固井的离层注浆孔(21)、浸矿剂注液孔(22)、一孔两用钻孔(9)和帷幕注浆孔(23)；
在煤层上方的地表按照采煤工作面(1)的推进方向以设定间距打设离层注浆孔(21)、且离层注浆孔(21)贯穿主关键层(4)的底界面，离层注浆孔(21)的套管内腔形成注浆通道；在铀矿区(7)附近上方的地表打设岩层移动与孔隙水压力监测孔(20)、且岩层移动与孔隙水压力监测孔(20)至少贯穿主关键层(4)的底界面；在铀矿区(7)上方的地表围绕铀矿区(7)周围以设定间距打设帷幕注浆孔(23)、且帷幕注浆孔(23)贯穿主关键层(4)的底界面，帷幕注浆孔(23)的套管下入深度小于铀矿区(7)的埋深，帷幕注浆孔(23)的套管内腔形成注浆通道；在铀矿区(7)上方的地表向铀矿区(7)打设一孔两用钻孔(9)和浸矿剂注液孔(22)，一孔两用钻孔(9)贯穿主关键层(4)、且一孔两用钻孔(9)内的套管是包括离层注浆通道和浸出液抽液通道的双层套管结构，浸矿剂注液孔(22)的打设深度与铀矿区(7)的埋藏深度配合，浸矿剂注液孔(22)的套管内腔形成浸矿剂注液通道；
Step4，将注浆通道与注浆制浆站通过管路连接，将浸矿剂注液通道与铀矿综合处理站的浸矿剂注入装置通过管路连接，将浸出液抽液通道与铀矿综合处理站的浸出液抽液装置通过管路连接，将位于岩层移动与孔隙水压力监测孔(20)内的岩层移动与孔隙水压力监测传感器与地表监测系统电连接；
Step5，通过帷幕注浆孔(23)向铀矿区(7)周围进行持续压力注浆，在铀矿区(7)周围形成抗渗帷幕；
Step6，协同开采，综合机械化采煤、离层注浆和地浸采铀同步进行，同时通过岩层移动与孔隙水压力监测孔(20)内的岩层移动与孔隙水压力监测传感器持续进行岩层移动观测和孔隙水压力监测；
随着采煤工作面(1)的推进以及采空区(2)的顶板垮落，通过离层注浆孔(21)和一孔两用钻孔(9)向离层区(5)内持续压力注浆进行充填，离层区(5)内的离层注浆充填体(26)与抗渗帷幕共同形成“吊篮式”封堵结构；
通过浸矿剂注液孔(22)向铀矿区(7)注入浸矿剂，进行充分反应后，铀矿浸出液通过浸出液抽液通道被浸出液抽液装置抽出至铀矿综合处理站进行萃取处理；
Step7，当煤矿和铀矿资源开采完毕后，对“吊篮式”封堵结构内部的铀矿浸出残留液(25)进行污染治理。
2.根据权利要求1所述的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，一孔两用钻孔(9)自上至下包括松散层固井段、基岩钢管护壁段、铀矿溶浸段和离层注浆段；
一孔两用钻孔(9)的成孔工艺为：采用大直径钻头在表土层钻孔形成表土层钻孔(10)，下入表土层套管(11)，用水泥浆进行封闭止水、并检查封闭止水质量，最终形成松散层固井段；采用中号直径钻头钻取并成型穿层孔Ⅰ，穿层孔Ⅰ穿过铀矿区(7)直至主关键层(4)顶界面，向穿层孔Ⅰ内下入基岩套管(14)，基岩套管(14)对应铀矿区(7)埋深位置的管段是花管结构管段，用水泥浆对基岩套管(14)进行固井后形成基岩钢管护壁段，基岩套管(14)的花管结构管段位置形成铀矿溶浸段；在基岩套管(14)内同轴下入小号钻头、并在主关键层(4)上钻取并成型穿层孔Ⅱ，穿层孔Ⅱ贯穿主关键层(4)底界面，向基岩套管(14)内下入离层注浆套管(17)、并使离层注浆套管(17)的底端到达主关键层(4)的底界面，离层注浆套管(17)的底端形成离层注浆段；离层注浆套管(17)内腔形成注浆通道，基岩套管(14)内壁与离层注浆套管(17)外壁之间的环形空腔形成浸出液抽液通道。
3.根据权利要求2所述的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，离层注浆套管(17)位于主关键层(4)与铀矿区(7)之间的管段上固定密闭设有环形结构的封隔器(16)、且封隔器(16)与基岩套管(14)密闭连接；
向基岩套管(14)内下入离层注浆套管(17)前，将封隔器(16)与离层注浆套管(17)固定连接。
4.根据权利要求3所述的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，基岩套管(14)花管结构管段与离层注浆套管(17)之间、或者位于基岩套管(14)花管结构管段上方的管段与离层注浆套管(17)之间还设有环形外骨架过滤器(15)，且环形外骨架过滤器(15)内充填有砾石；
环形外骨架过滤器(15)与离层注浆套管(17)固定安装连接后跟随离层注浆套管(17)下入基岩套管(14)内；或者将环形外骨架过滤器(15)与基岩套管(14)固定安装连接后跟随基岩套管(14)下入穿层孔Ⅰ内。
5.根据权利要求1所述的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，在采煤工作面(1)的回风巷和/或运输巷向采空区(2)顶板方向打设放射性核素与氡气监测钻孔，放射性核素与氡气监测钻孔内布置有与地表监测系统电连接的放射性核素与氡气监测传感器；
放射性核素与氡气监测传感器持续进行监测，实现在放射性核素和氡气到达采煤工作面(1)之前进行预警。
6.根据权利要求1所述的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，浸矿剂注液孔(22)按照铀矿区(7)的分布范围均布设置为多个。
7.根据权利要求1所述的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，一孔两用钻孔(9)的孔底与煤层顶板的距离至少为导水裂隙带高度与五倍的采煤工作面高度之和。
8.根据权利要求1所述的基于离层注浆的煤铀协同开采方法，其特征在于，注浆材料选用粉煤灰。
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