[发明专利]强富水弱胶结含水层下掘进巷道的水害防治方法

说明书

本发明公开了一种强富水弱胶结含水层下掘进巷道的水害防治方法，包括长距离定向钻孔对巷道顶板含水层地下水的截流、常规钻孔与锚杆注浆、U型钢棚支护等步骤。本发明结合掘进巷道顶板含水层的厚度、富水性、胶结性与隔水层厚度等特点，采取长距离定向钻孔对地下水截流和疏导；钻孔注浆封堵巷道渗水裂隙；锚杆注浆配合U型钢棚支护的技术方案，通过长距离定向钻孔拦截掘进巷道顶板含水层对巷道的水量补给，同时对常规钻孔和注浆锚杆的引流注浆，封堵巷道渗水裂隙以及锚杆、锚索与岩层之间的渗水通道，有效减少了掘进巷道的涌水量和加强了巷道的支护，进而避免了强富水弱胶结含水层下掘进巷道水害和顶板事故的发生。

技术领域

本发明涉及矿山安全的技术领域，尤其涉及一种强富水弱胶结含水层下掘进巷道的水害防治方法。

背景技术

我国西部侏罗纪煤炭资源储量约占总储量的60％，随着东部煤炭资源的逐渐枯竭，煤炭生产重点逐步向西转移，其在国民经济建设中的地位日益重要，矿井的安全生产成为国家能源供给的重要保障。由于侏罗纪煤田煤层顶板普遍存在基岩裂隙含水层和松散含水层，加上高强度的开采条件，当采掘工作面的破坏范围波及至上覆含水层时，往往会发生水害事故。根据统计资料，掘进巷道是重大水害事故发生的主要地点，约占总事故的80％，是矿井水害防治的重要对象。

以往针对巷道掘进期间的防治水措施以施工钻孔超前探查为主，可以有效判断掘进巷道前方是否存在富水异常区、断层、老空区或陷落柱等水害隐患。当掘进巷道上方存在强富水弱胶结含水层时，并且直接顶板隔水层较薄时，采用常规钻探技术进行超前探查时，钻孔仰角过大，存在止水套管下设困难，钻孔仰角过小，则会对弱胶结的顶板产生一定的破坏，并且施工过多的常规钻孔会影响弱胶结顶板的完整性，从而易诱发顶板事故。以往钻孔注浆技术主要应用于底板含水层的改造和加固，对于顶板含水层注浆的应用较少，一方面顶板砂岩含水层注浆效果较差，另一方面对顶板砂岩含水层进行注浆易加剧顶板的破坏。

强富水弱胶结含水层下掘进巷道同时面临水害和顶板事故，并且施工的常规钻孔和锚杆无法有效解决顶板水害和掘进巷道支护问题，还可能使顶板含水层中的地下水沿钻孔和锚杆周边的裂隙进入巷道及顶板岩层，造成顶板产生离层、开裂、下沉等现象，使胶结性较差的顶板更加破碎，难以支护。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种强富水弱胶结含水层下掘进巷道的水害防治方法，以克服上述缺陷。

发明内容

针对强富水弱胶结含水层下巷道掘进过程中，常规钻探和注浆技术无法有效解决水害和顶板事故的问题，本发明的目的是提供一种强富水弱胶结含水层下掘进巷道水害防治方法，根据掘进巷道顶板含水层厚度、富水性、胶结性与隔水层厚度等特点，采取长距离定向钻孔对地下水截流和疏导；钻孔注浆封堵巷道渗水裂隙；锚杆注浆配合U型钢棚支护的技术方案，实现强富水弱胶结含水层下下巷道的安全掘进。

为解决上述问题，本发明公开了一种强富水弱胶结含水层下掘进巷道的水害防治方法，其特征在于包含如下具体步骤：

步骤一：根据井下实际条件，选择已掘巷道合适位置的作为钻场，施工长距离定向钻孔，长距离定向钻孔在平面上要位于掘进巷道正上方，以对顶板含水层向巷道的地下水补给进行截流和在钻孔注浆时进行引流，在施工长距离定向钻孔中对掘进巷道前方顶板含水层的富水异常区进行探查；

步骤二：根据长距离定向钻孔对掘进巷道前方顶板含水层富水异常区的探查，在巷道掘进至局部富水异常区或直接顶板隔水层较薄区域前，向掘进巷道顶板施工常规钻孔进行注浆，在长距离定向钻孔疏放水的引流作用下对含水层进行局部改造，从而让顶板含水层富水异常区中的裂隙进行注浆充填，并对顶板含水层进行加固；

步骤三：采用注浆锚杆加强巷道支护；

步骤四：架设U型钢棚对已掘巷道顶板破碎区域进行支护。