[发明专利]一种奥灰顶部注浆加固工作面底板的方法

说明书

技术领域：

本发明属于矿井奥灰含水层注浆改造技术领域，涉及一种奥灰顶部注浆改造工作面底板的工艺，特别是一种奥灰顶部注浆加固工作面底板的方法。

背景技术：

随着近年来华北型煤田开采深度的增加，矿山压力、奥灰含水层的水压也在显著增加，奥灰突水系数已超过临界值，奥灰直接突水的威胁愈来愈大，奥灰突水的危害单纯靠预防不能确保安全，必须开展对奥灰积极治理技术的研究，才能确保深部矿井受奥灰水威胁煤炭储量的安全开采。

针对煤矿底板岩溶水的治理主要经历以下发展过程：(1)煤田大规模工业放水试验技术，以肥城煤田为代表，先后分两期在煤田东、西部矿区实施了多矿井地面与井下联合进行的大规模工业放水试验和综合勘探试验，为矿井的水文地质条件划分提供了依据。经过放水实验研究查明区域性水文地质条件；(2)矿区薄层灰岩注浆改造技术，薄层灰岩注浆技术是从地面打孔，地面注水泥浆开始的，再到井下打孔，井下注水泥浆，最后发展到井下打孔，地面注粘土水泥浆的过程，实现了矿井水以预防为主到积极治理的跨越发展，该技术在华北型煤田得到了推广和应用；(3)突水机理研究研究，以《薄隔水层底板突水机理及预测》为代表的底板突水机理的研究。“以岩移运动为中心的”实用矿山理论出发，深入研究采场断层在矿山压力作用下活化机理；提出了开采煤层底板“下四带”划分理论，分析煤层底板隔水层原始导高形成机制，提出岩石的应力溶蚀机理；根据采场底板应力分布特征，研究岩石裂隙对底板高峰应力传播角的影响；提出了突水概率指数法预测底板突水的新方法，开发了底板突水预测预报应用软件；(4)奥灰顶部注浆改造技术探索阶段，在薄层灰岩注浆改造技术基础上，结合深部奥灰高水压、岩溶裂隙发育不均一性等特征，通过现场试验与理论研究结合，探索性对奥灰顶部进行注浆改造工作面底板。

目前，“五灰以治为主，奥灰以防为主”的防治水指导思想已不能够满足矿区深部安全生产的需要，必须对奥灰进行主动治理。因此，寻求一种基于奥灰顶部注浆技术加固工作面底板的方法，在矿区深部严重受奥灰水威胁实际情况下，在国内外防治水研究成果基础上，尤其在薄层灰岩注浆改造经验基础上，通过多年的实践探索，理论联系实践，形成奥灰顶部注浆改造工作面底板的方法，利用该方法能够及时划分受奥灰水威胁区域，确定奥灰顶部注浆厚度，通过一系列注浆改造工作面底板工作环节，最终保证受奥灰水威胁工作面安全开采， 提高资源枯竭矿井的产量，延长矿井服务年限。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种基于奥灰顶部注浆技术加固工作面底板的方法，首先在分析奥灰顶部注浆可行性基础上，分析下组煤受奥灰水威胁工作面，确定奥灰顶部注浆改造工作面底板区域；从突水系数出发，确定奥灰顶部注浆深度，并分析下组煤层奥灰顶部注浆情况，对各煤层注浆改造工作做出具体要求；然后采用注浆斜孔三级套管的设计，在工作面上均匀布置钻孔的原则，确保奥灰顶部含水层注浆有效性和针对性；最后采用先进的注浆改造工艺及多种方法联合评价注浆效果等一系列工作，以保证奥灰顶部注浆加固工作面底板的质量问题，确保工作面能安全回采。

为了实现上述目的，本发明具体包括以下步骤：

(1)、分析奥灰顶部注浆的可行性：奥灰含水层是具有层控性、构控性和韵律性的多层段含水层，各含水层段具有相对独立性和相互联系性；其中奥灰顶部上段0～20m为相对弱含水层段，其中0～10m范围为相对隔水层段，形成奥灰顶部注浆改造所需的盖层；奥灰顶部中段20～40m是相对强含水层段，为奥灰顶部注浆改造的目的层段；奥灰顶部下段40～150m是厚度为90m的相对弱含水层段，为奥灰顶部注浆改造目的层段所需的底层；

(2)、确定奥灰顶部注浆加固工作面底板的区域：对具备下列条件之一的工作面底板进行改造：(a)根据《煤矿防治水规定》：底板受构造破坏地段工作面奥灰突水系数超过0.06MPa/m，正常地段工作面奥灰突水系数超过0.1MPa/m；(b)工作面奥灰突水系数不超过《煤矿防治水规定》，但处于富水区和强迳流带内，综合分析有奥灰突水危险的；(c)通过现有的物探、钻探、巷探或抽/放水试验，检测到工作面底板存在构造破碎带、导水裂缝带、隔水层变薄带、陷落柱、奥灰水补给薄层灰岩的垂向通道异常带，底板隔水层不能抵抗薄层灰岩和奥灰含水层的实际水压值的；

(3)、确定奥灰顶部注浆深度：