CN216894386U - 一种煤层底板加固施工结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层底板加固施工结构，包括用于对待加固区域进行注浆加固的长距离定向注浆孔组、设置在钻场内且用于向长距离定向注浆孔组内注入浆液的高压注浆机构，以及设置在煤层巷道内且用于检测待加固区域的视电阻率的检测装置。本实用新型结构简单、设计合理，通过对待加固区域注浆加固，注浆加固过程中所注的浆液在待加固区域内扩散，并与待加固区域的岩体混合凝固，改善了隔水层的岩体力学性能，增加了隔水层的抗渗性能，提高了隔水层抵抗变形的能力，有效避免因隔水层破断所引起的煤层底板突水的情况，实现煤层底板的超前加固，解除煤层底板造成的突水危险，加固效果好，便于推广使用。

Description

一种煤层底板加固施工结构

技术领域

本实用新型属于煤层底板加固技术领域，具体涉及一种煤层底板加固施工结构。

背景技术

安全高效地开采煤炭是关系到国计民生的大事，我国是世界上产煤量最多的国家之一，同时我国煤矿地质、水文地质条件十分复杂，许多煤层开采过程中受到多种水体的威胁，近几年来，随着煤矿生产在开采深度、开采强度和开采广度上的不断增加，煤田的水文地质条件越来越复杂，底板承压水对矿井安全生产的威胁日益严重，淹井伤人事故仍多有发生，给人民的生命与财产带来了极大的损失，水的不利因素严重制约着煤炭工业的可持续发展，影响着保水采煤等环境工程。直至目前，矿井水害仍是煤矿安全生产的重大隐患。针对奥灰水害防治措施主要包括疏水降压、帷幕注浆、底板注浆加固改造，三种防治底板水害技术主要针对不同的含水层特性，底板注浆加固改造是施工注浆孔并对其注浆，通过浆液填充、挤占底板岩层裂隙、小溶隙等空间，凝结、胶结后加固采场底板，增强底板岩层抵抗采动、高承压水破坏的能力，防止底板高承压含水层发生突水事故，但是目前常用的注浆加固方法仅对煤层底板进行简单的注浆加固，并未对注浆加固后的煤层底板的加固效果进行检测，无法保证底板的注浆加固效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤层底板加固施工结构，其结构简单、设计合理，实现煤层底板的超前加固，解除煤层底板造成的突水危险，加固效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：包括用于对待加固区域进行注浆加固的长距离定向注浆孔组、设置在钻场内且用于向所述长距离定向注浆孔组内注入浆液的高压注浆机构，以及设置在煤层巷道内且用于检测待加固区域的视电阻率的检测装置；

所述长距离定向注浆孔组包括多个均设置在工作面开切眼前方的长距离定向注浆孔，所述长距离定向注浆孔包括过渡钻孔和长距离水平直线钻孔，所述过渡钻孔连接于长距离水平直线钻孔与钻场之间，所述长距离水平直线钻孔位于待加固区域内，所述长距离水平直线钻孔由远离工作面开切眼的方向向靠近工作面开切眼的方向延伸，所述长距离水平直线钻孔靠近工作面开切眼的端部与工作面开切眼之间设置有间隙；

所述检测装置包括对称设置在待加固区域两侧煤层巷道内的第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置的数量和第二检测装置的数量相等且均为多个，多个所述第一检测装置和多个所述第二检测装置一一对应；

所述煤层巷道包括运输巷道和回风巷道，多个所述第一检测装置沿运输巷道的长度方向均匀布设在运输巷道内，多个所述第二检测装置沿回风巷道的长度方向均匀布设在回风巷道内。

上述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：多个所述长距离定向注浆孔在待加固区域内呈单排布设。

上述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述长距离水平直线钻孔的长度为500m～1000m。

上述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述长距离水平直线钻孔靠近工作面开切眼的端部与工作面开切眼之间的间距为20m～40m。

上述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：多个所述长距离水平直线钻孔中相邻两个长距离水平直线钻孔的孔距为4m～7m。

上述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述高压注浆机构包括高压注浆泵、用于封堵长距离定向注浆孔的封孔器、以及连通高压注浆泵与封孔器的高压注浆管。

上述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述第一检测装置和第二检测装置结构相同，所述第一检测装置和第二检测装置均包括与计算机连接的瞬变电磁仪。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单、设计合理，选取隔水层位于垂直上移区内的区域为待加固区域，对待加固区域进行注浆加固，注浆加固过程中所注的浆液在待加固区域内扩散，并与待加固区域的岩体混合凝固，改善了隔水层的岩体力学性能，增加了隔水层的抗渗性能，提高了隔水层抵抗变形的能力，有效避免因隔水层破断所引起的煤层底板突水的情况，加固效果好，便于推广使用。

2、本实用新型通过设置检测装置实时检测待加固区域的视电阻率，通过检测待加固区域加固前的原始视电阻率和加固后的当前视电阻率，比较待加固区域的原始视电阻率和当前视电阻率的变化，对待加固区域的加固效果进行检测，便于工作人员得知注浆加固后待加固区域后的加固效果。

3、本实用新型通过设置长距离定向注浆孔，并在长距离定向注浆孔内进行高压注浆，使浆液与待加固区域的岩体混合凝固，保证煤层底板的加固效果。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，通过对待加固区域注浆加固，注浆加固过程中所注的浆液在待加固区域内扩散，并与待加固区域的岩体混合凝固，改善了隔水层的岩体力学性能，增加了隔水层的抗渗性能，提高了隔水层抵抗变形的能力，有效避免因隔水层破断所引起的煤层底板突水的情况，实现煤层底板的超前加固，解除煤层底板造成的突水危险，加固效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型高压注浆机构的结构示意图。

图3为本实用新型长距离定向注浆孔组、检测装置、待加固区域、钻场、运输巷道和回风巷道的位置关系示意图。

附图标记说明:

1—待加固区域； 1-1—加固段； 1-2—安全段；

2—长距离定向注浆孔； 2-1—过渡钻孔；

2-2—长距离水平直线钻孔； 3—第一检测装置；

4—第二检测装置； 5—运输巷道； 6—回风巷道；

7—高压注浆泵； 8—封孔器； 9—高压注浆管；

10—隔水层； 11—垂直上移区； 12—第一钻场；

13—第二钻场； 14—千米定向钻机； 15—采煤工作面；

16—注浆阀门； 17—压力表； 18—煤层底板；

19—含水层。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型包括用于对待加固区域1进行注浆加固的长距离定向注浆孔组、设置在钻场内且用于向所述长距离定向注浆孔组内注入浆液的高压注浆机构，以及设置在煤层巷道内且用于检测待加固区域1的视电阻率的检测装置；

所述长距离定向注浆孔组包括多个均设置在工作面开切眼前方的长距离定向注浆孔2，所述长距离定向注浆孔2包括过渡钻孔2-1和长距离水平直线钻孔2-2，所述过渡钻孔2-1连接于长距离水平直线钻孔2-2与钻场之间，所述长距离水平直线钻孔2-2位于待加固区域1内，所述长距离水平直线钻孔2-2由远离工作面开切眼的方向向靠近工作面开切眼的方向延伸，所述长距离水平直线钻孔2-2靠近工作面开切眼的端部与工作面开切眼之间设置有间隙；

所述检测装置包括对称设置在待加固区域1两侧煤层巷道内的第一检测装置3和第二检测装置4，所述第一检测装置3的数量和第二检测装置 4的数量相等且均为多个，多个所述第一检测装置3和多个所述第二检测装置4一一对应；

所述煤层巷道包括运输巷道5和回风巷道6，多个所述第一检测装置 3沿运输巷道5的长度方向均匀布设在运输巷道5内，多个所述第二检测装置4沿回风巷道6的长度方向均匀布设在回风巷道6内。

本实施例中，需要说明的是，待加固区域1是指隔水层10位于垂直上移区11内的区域，对隔水层10进行加固，防止隔水层10断裂，隔水层10下方含水层19中的水涌出；对待加固区域1进行注浆加固，注浆加固过程中所注的浆液在待加固区域1内扩散，并与待加固区域1的岩体混合凝固，改善了隔水层10的岩体力学性能，增加了隔水层10的抗渗性能，提高了隔水层10抵抗变形的能力，有效避免因隔水层10破断所引起的煤层底板2突水的情况，进而实现对煤层底板18的加固；

通过设置检测装置实时检测待加固区域1内视电阻率的变化，通过检测待加固区域1加固前的原始视电阻率和加固后的当前视电阻率，比较待加固区域1的原始视电阻率和当前视电阻率的变化，当待加固区域1的当前视电阻率较原始视电阻率增加10％以上，且待加固区域1内多个长距离定向注浆孔2的浆液扩散圈连通，即可认为待加固区域1的加固效果较好，待加固区域1的受采煤工作面15回采应力扰动影响较小，待加固区域1 不存在突水危险；否则，待加固区域1存在突水危险，实现加固后待加固区域1加固效果的检测。

本实施例中，所述钻场的数量为两个，两个钻场分别为第一钻场12 和第二钻场13，所述第一钻场12和第二钻场13内均设置有千米定向钻机 14，在运输巷道5靠近采煤工作面15的侧壁上向内开挖允许千米定向钻机14和高压注浆机构安装及使用的空间，该空间即为第一钻场12，在回风巷道6靠近采煤工作面15的侧壁上向内开挖允许千米定向钻机14和高压注浆机构安装及使用的空间，该空间即为第二钻场13，第一钻场12与采煤工作面15的间距，以及第二钻场13与采煤工作面15的间距均由长距离定向注浆孔2的设计长度决定。

本实施例中，实际使用时，多个长距离定向注浆孔2分为两组，两组长距离定向注浆孔2分别通过第一钻场12和第二钻场13进行施工钻进，千米定向钻机14在钻进后的钻头回撤过程中，通过钻头上的高压射流孔射出高压水射流，竖直方向连续切割长距离定向加固钻孔壁。

本实施例中，通过在采煤工作面15的前方预先布设第一钻场12和第二钻场13，并在采煤工作面15前方的待加固区域1内施工长距离定向注浆孔2，实现待加固区域1的超前加固，解除底板突水造成的突水危险，治理效果好，对煤矿安全生产具有现实的积极的指导作用，提高了煤矿生产的安全性。

如图1所示，本实施例中，多个所述长距离定向注浆孔2在待加固区域1内呈单排布设。

如图1所示，本实施例中，所述长距离水平直线钻孔2-2的长度为 500m～1000m。

如图1和图3所示，本实施例中，所述长距离水平直线钻孔2-2靠近工作面开切眼的端部与工作面开切眼之间的间距为20m～40m。

本实施例中，实际使用时，待加固区域1包括加固段1-1和安全段1-2，长距离水平直线钻孔2-2位于加固段1-1内，安全段1-2位于加固段1-1 和工作面开切眼之间，长距离水平直线钻孔2-2靠近工作面开切眼的端部与工作面开切眼之间的间距即为即为安全段1-2的长度，通过设置安全段1-2避免在加固段1-1内对长距离定向注浆孔2进行注浆作业时影响采煤工作面15的正常作业，留有安全范围，安全性好。

如图3所示，本实施例中，多个所述长距离水平直线钻孔2-2中相邻两个长距离水平直线钻孔2-2的孔距为4m～7m。

本实施例中，实际使用时，高压注浆机构向长距离定向注浆孔2内注入浆液后的浆液的扩散半径一般为2.5m～3.5m，因此，将相邻两个长长距离水平直线钻孔2-2之间的间距设置为4m～7m，保证多个长距离定向注浆孔2的浆液扩散圈能够覆盖待加固区域1的宽度方向，保证待加固区域1 的加固效果，提高采煤工作的安全性。

如图3所示，本实施例中，所述高压注浆机构包括高压注浆泵7、用于封堵长距离定向加固钻孔的封孔器8，以及连通高压注浆泵7与封孔器 8的高压注浆管9。

本实施例中，高压注浆机构的数量为两个，两个高压注浆机构分别设置第一钻场12和第二钻场13内，所述高压注浆管9上设置有注浆阀门16 和压力表17，长距离定向注浆孔2的注浆量不超过20L/min，总的注浆时间不应少于3小时，考虑到待加固区域1没有自由面，不利于水的扩散，因此在注浆时能注尽注、及时补注。

本实施例中，在千米定向钻机14的钻头回撤后，需要对长距离定向注浆孔2进行封孔，封孔器8为马丽散封孔塞，封孔后，高压注浆管9穿过封孔器8与长距离定向注浆孔2连通，而后再开启高压注浆泵7进行高压注浆作业。

如图3所示，本实施例中，所述第一检测装置3和第二检测装置4结构相同，所述第一检测装置3和第二检测装置4均包括与计算机连接的瞬变电磁仪。

本实用新型具体使用时，首先，利用多个第一检测装置3和多个第二检测装置4同时检测待加固区域1的原始视电阻率；

其次，分别在第一钻场12和第二钻场13内采用千米定向钻机14施工多个长距离定向注浆孔2，并用封孔器8封堵长距离定向注浆孔2，将高压注浆机构的高压注浆管9穿过封孔器8与长距离定向注浆孔2连通，打开高压注浆泵7进行高压注浆作业，当高压注浆作业完成后，关闭高压注浆泵7；

最后，利用多个第一检测装置3和多个第二检测装置4同时检测待加固区域1的当前视电阻率，比较待加固区域1的原始视电阻率和当前视电阻率的变化，当待加固区域1的当前视电阻率较原始视电阻率增加10％以上，且待加固区域1内多个长距离定向注浆孔2的浆液扩散圈连通，即可认为待加固区域1的加固效果较好，待加固区域1的受采煤工作面15回采应力扰动影响较小，待加固区域1不存在突水危险；否则，待加固区域 1存在突水危险，实现加固后待加固区域1加固效果的检测。本实用新型结构简单、设计合理，通过对待加固区域注浆加固，注浆加固过程中所注的浆液在待加固区域内扩散，并与待加固区域的岩体混合凝固，改善了隔水层的岩体力学性能，增加了隔水层的抗渗性能，提高了隔水层抵抗变形的能力，有效避免因隔水层破断所引起的煤层底板突水的情况，实现煤层底板的超前加固，解除煤层底板造成的突水危险，加固效果好，便于推广使用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是按照本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：包括用于对待加固区域(1)进行注浆加固的长距离定向注浆孔组、设置在钻场内且用于向所述长距离定向注浆孔组内注入浆液的高压注浆机构，以及设置在煤层巷道内且用于检测待加固区域(1)的视电阻率的检测装置；

所述长距离定向注浆孔组包括多个均设置在工作面开切眼前方的长距离定向注浆孔(2)，所述长距离定向注浆孔(2)包括过渡钻孔(2-1)和长距离水平直线钻孔(2-2)，所述过渡钻孔(2-1)连接于长距离水平直线钻孔(2-2)与钻场之间，所述长距离水平直线钻孔(2-2)位于待加固区域(1)内，所述长距离水平直线钻孔(2-2)由远离工作面开切眼的方向向靠近工作面开切眼的方向延伸，所述长距离水平直线钻孔(2-2)靠近工作面开切眼的端部与工作面开切眼之间设置有间隙；

所述检测装置包括对称设置在待加固区域(1)两侧煤层巷道内的第一检测装置(3)和第二检测装置(4)，所述第一检测装置(3)的数量和第二检测装置(4)的数量相等且均为多个，多个所述第一检测装置(3)和多个所述第二检测装置(4)一一对应；

所述煤层巷道包括运输巷道(5)和回风巷道(6)，多个所述第一检测装置(3)沿运输巷道(5)的长度方向均匀布设在运输巷道(5)内，多个所述第二检测装置(4)沿回风巷道(6)的长度方向均匀布设在回风巷道(6)内。

2.按照权利要求1所述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：多个所述长距离定向注浆孔(2)在待加固区域(1)内呈单排布设。

3.按照权利要求1所述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述长距离水平直线钻孔(2-2)的长度为500m～1000m。

4.按照权利要求1所述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述长距离水平直线钻孔(2-2)靠近工作面开切眼的端部与工作面开切眼之间的间距为20m～40m。

5.按照权利要求1所述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：多个所述长距离水平直线钻孔(2-2)中相邻两个长距离水平直线钻孔(2-2)的孔距为4m～7m。

6.按照权利要求1所述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述高压注浆机构包括高压注浆泵(7)、用于封堵长距离定向注浆孔(2)的封孔器(8)，以及连通高压注浆泵(7)与封孔器(8)的高压注浆管(9)。

7.按照权利要求1所述的一种煤层底板加固施工结构，其特征在于：所述第一检测装置(3)和第二检测装置(4)结构相同，所述第一检测装置(3)和第二检测装置(4)均包括与计算机连接的瞬变电磁仪。

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