[发明专利]一种采煤工作面顶板富水砾石层注浆加固隔水方法

说明书

本发明公开了一种采煤工作面顶板富水砾石层注浆加固隔水的方法，其是：在地面设置一字形注浆钻孔，钻孔间距30m；钻孔分上下两段，全孔无岩芯钻进；上段钻孔内安装套管；下段为注浆管，终孔深度至煤层顶板基岩内；注浆方式采用跳孔间隔，下行前进式注浆方式注浆，间歇透孔，多次灌注；注浆终孔压力达到注浆结束标准后，封孔，注浆结束。本发明的技术方案安全可靠，技术成果通用性强，将砾石含水层改造成隔水层或弱含水层。

技术领域

本发明涉及采煤工作面顶板富水砾石层注浆施工技术领域，具体涉及到一种采煤工作面顶板富水砾石层注浆加固隔水的方法。

背景技术

华北型煤田的部分矿区煤层顶板基岩较薄，基岩上为砂、砂砾石、砂卵石及半固结的砂砾岩和泥灰岩，其上覆第四系、新近系厚松散层孔隙水。因井田基岩层(厚度4～40m，平均9m)不同程度地遭受风化，裂隙发育，隔水性差，工作面开采后顶板冒落裂隙带的存在，将使其完全失去隔水作用。若不采取合理有效的维护措施，不仅降低回采效率，无法保证支架初撑力，而且很容易发生工作面顶板冒落、松散层水溃入矿井事故。

为解决这一问题，目前采用的方法主要有注浆加固提高松散岩体的整体性和受力性能。但由于构成地层的岩石成分差异大，顶板含水层一般分布范围较广，且含水状态变化较大，采用顶板注浆的方法成本高、效果差。国内外学者针对工作面顶板含水层的注浆加固研究较少，目前的注浆加固方法在施工中往往达不到预期的要求和进度目标，一般钻孔较浅，且钻孔密集，孔间距只有1-2m，施工工艺繁琐。对采煤工作面顶板富水砾石层注浆加固隔水，保持顶板的整体性，目前国内还没有成熟的技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采煤工作面顶板富水砾石层注浆加固隔水方法，通过该方法的实施，实现加固强度适宜，避免出现注浆盲区，保证隔水层加固效果，使煤层工作面顶板隔水层彻底解决顶板漏水、渗水问题。

为了实现发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种采煤工作面顶板富水砾石层注浆加固隔水方法，包括以下步骤：

步骤一、参数的确定：注浆钻孔布置形式、范围与间距；钻孔参数的确定；注浆段高度的确定；注浆方式的确定；注浆终孔压力的确定；单孔注浆结束的标准；

步骤二、注浆钻孔布置形式、范围与间距：在地面上设置注浆钻孔，注浆钻孔布置采用一字形布置，范围从工作面外推50±2m；注浆钻孔按间距30m设置，灌浆最大扩散半径大于15m；钻孔数量设置根据瞬变电磁勘探查出的工作面煤层顶板含水层富水异常区面积确定；

步骤三、钻孔参数的确定：钻孔分上下两段，全孔无岩芯钻进；上段钻孔内安装套管，为非注浆管；下段为注浆管，注浆管直径小于套管直径，套管深入砾石含水层，终孔深度至煤层顶板基岩内；

步骤四、注浆段高度的确定：依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》导水裂隙带高度Hli和保护层厚度Hb的计算公式计算、求和确定；

步骤五、注浆方式的确定：采用跳孔间隔，即相邻的钻孔不同时注浆，例如采用钻孔1、3、5…同时注浆，或钻孔2、4、6…同时注浆；下行前进式注浆方式注浆，间歇透孔，多次灌注，循环进行，即当注浆口压力达到终孔压力时停止注浆，进行透孔，然后再次注浆；

步骤六、注浆终孔压力的确定：孔口注浆压力不小于2.5MPa，吸浆量小于35L/min，并持续30min以上；

步骤七、单孔注浆结束的标准：注浆终孔压力不小于含水层静水压力的1.5倍；注浆结束时的进浆量小于35L/min；孔口注浆压力不小于2.5MPa，并持续30min以上；上述三种方法中选择任意一种或者多种。

进一步地：上段钻孔直径套管直径注浆段钻孔直径

进一步地：导水裂隙带高度H_li按照公式(1)、(2)分别计算，取数值较大者：