[发明专利]一种大空间大倾角采空区帷幕注浆方法

说明书

本专利涉及一种大空间大倾角采空区帷幕注浆方法，包括如下步骤：在地表河流与矿区边界之间布设止水帷幕查治勘探线；在止水帷幕勘探线的两侧，围绕揭露空区的探查钻孔加密施工投料钻孔；通过揭露空区的探查钻孔向地下空区灌注水泥‑水玻璃双浆液，通过投料钻孔向地下空区灌注粗骨料速凝混凝土。本发明通过在地表河流与矿区边界之间构建帷幕墙有效隔断地表河流对老空区的补给，实现了大空间采空区、倾角较大煤岩层矿区的有效治理。

技术领域

本专利属于煤矿水灾害治理技术领域，具体而言涉及一种大空间大倾角采空区帷幕注浆方法。

背景技术

西北矿区煤层普遍埋藏浅，部分沟谷区出露，所以大部分矿区开采历史悠久，但在历史开采工作中欠缺规划以及一些小煤窑的私挖乱采，导致浅部各煤层受到不同程度开采，形成大小、形状不一的老空区。这些位于山洪河谷的老采空区一般与地表水存在一定的水力联系，以至于在煤矿开采过程若揭露此老采空区则会发生突水，威胁着煤矿生产的安全。

注浆封堵采空区是当前最常用的方法。由于老窑地下空区类型多样、充填程度变化较大、地层倾角较大、地下水动力条件多变等方面，均影响了浆液在含导水通道及地下空区内的扩散范围及扩散方式，若控制不当，将造成注浆量过大、工程成本过高的被动局面，或者因注浆量不足而形成注浆薄弱区，导致阻水帷幕连续性差，未能达到注浆堵截的目的。

此外，采空区帷幕注浆过程中，随着注浆体的不断堆积与升高，帷幕体外部采空区的积水会越来越多，水位越来越高。当积水水位较高、水压较大时，一方面可能冲击冲垮帷幕体，另一方面积水甚至可能冲毁矿井生产系统与外部采空区之间的闭墙，一旦闭墙被摧毁，大量的高处采空区的水会瞬间灌入煤矿，给矿井带来灾难性的后果。由于地下空区的空间大且空区内存在地势起伏大、地层倾角大且地下水流流速快的不利因素，骨料、浆液以及注浆顺序及控制尤为关键。投放常规的碎石等硬骨料，需要的钻孔孔径较大，增加施工难度，而且投放后极易沿地层倾向流失，靶区内难以留存。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种大空间大倾角采空区帷幕注浆方法，用以解决现有注浆方法无法实现大空间、大倾角采空区的帷幕注浆封堵的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种大空间大倾角采空区帷幕注浆方法，包括如下步骤：

在地表河流与矿区边界之间布设止水帷幕查治勘探线；

在止水帷幕勘探线的两侧，围绕揭露空区的探查钻孔加密施工投料钻孔，通过揭露空区的探查钻孔向地下空区灌注水泥-水玻璃双浆液，通过投料钻孔向地下空区灌注粗骨料速凝混凝土。

进一步地，采空区的高度≥4m，采空区底板倾角为20°-45°。

进一步地，平行于止水帷幕勘探线布置多条投料线，投料线上等间距施工投料钻孔，且每一条投料线上两端的钻孔未揭露地下空区。

进一步地，止水帷幕查治勘探线的两侧分别布设第一投料线和第二投料线，第一投料线、第二投料线与止水帷幕查治勘探线之间的垂直距离均为2m，投料线上的投料钻孔密度为4m。

进一步地，第一投料钻孔正对的老空区底板具有第一深度，第二投料钻孔正对的老空区底板具有第二深度，第一深度小于第二深度；注浆时，先通过第二投料钻孔向低处空区灌注粗骨料速凝混凝土，形成第一帷幕阻隔体；随后，再通过第一投料钻孔向高处空区灌注粗骨料速凝混凝土，形成第二帷幕阻隔体；最后，再在第一帷幕阻隔体和第一帷幕阻隔体之间的探查钻孔带压灌注水泥-水玻璃双浆液。

进一步地，对未揭露空区的探查钻孔进行注浆，在浆液内加入水泥质量3％的速凝剂；采用由稀浆到稠浆的注浆工艺，钻孔初次注浆浓度水灰比0.9:1-0.8:1，二次注浆采用0.8:1-0.7:1。

进一步地，在粗骨料速凝混凝土灌注过程中，采用聚羧酸高性能减水剂减小商砼塌落度。