[发明专利]一种基于四含注浆改造的煤柱回收方法

说明书

本发明公开了一种基于四含注浆改造的煤柱回收方法，对四含及其底部基岩风化带进行注浆改造，阻隔含水层径流、补给条件，使含水层变为隔水层或接近疏干的Ⅲ类水体，设计上行式控水开采巷道布置方式，新增采煤工作面，增加防隔水煤柱的回收。本发明可为松散含水层下薄基岩煤炭资源绿色安全高效开采提供重要技术保障，使得“四含”煤柱资源予以解放，并且可以缓和矿井采掘接替、延长矿井服务年限，其经济效益和社会效益非常可观。

技术领域

本发明涉及一种煤柱回收方法，尤其涉及一种基于四含注浆改造的煤柱回收方法。

背景技术

矿井突水溃砂是煤矿安全生产中的重大灾害之一。近年来，随着科学技术稳步提升，矿井水害整体发生次数及规模得到了有效控制，但在大规模机械化掘进和采煤时，却易诱发近含水薄基岩煤层开采突水事故。传统的地质采矿理论认为：厚松散含水层下薄基岩煤层距新地层底部含水层近，受沉积水环境和风化损伤的共同影响，煤层顶板岩层裂隙发育，岩体孔隙率高，岩体的自稳性差、顶板难以管理，煤层开采后上覆岩层的垮落带和导水裂隙带往往会波及到底部弱至中等含水层，容易诱发突水溃砂事故，危及矿井安全生产。按现行规定，厚松散含水层下需留设大量防隔水煤柱保证煤矿安全生产，然而，留设大量防隔水煤柱的方式造成了煤炭资源严重损失，其经济技术合理性也受到严重质疑。为有效解决煤炭资源浪费的问题，亟需提供一种可有效实现防隔水煤柱回收的方法。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种基于四含注浆改造的煤柱回收方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于四含注浆改造的煤柱回收方法，对四含及其底部基岩风化带进行注浆改造，阻隔含水层径流、补给条件，使含水层变为隔水层或接近疏干的Ⅲ类水体，设计上行式控水开采巷道布置方式，新增回采工作面，增加防隔水煤柱的回收。

进一步地，具体包括以下步骤：

(1)对地面进行钻孔，采用地面直孔结合定向斜孔逐排施工驱水固沙；

(2)确定钻孔间距并合理分配检查孔、治理孔；

(3)通过地面钻孔将浆液高压注入四含及其底部基岩风化带，以达到挤出四含水、固结砂层的作用；

(4)通过对注浆改造效果检验进一步将含水层变为隔水层或接近疏干的Ⅲ类水体，解放浅部四含煤柱资源；

(5)依据注浆改造效果，明确注浆后松散层的含水性及阻隔水能力，布置工作面的长度及煤柱回采高度，增加煤柱资源回收。

进一步地，转变控水开采巷道布置方式为上行式开采，采用沿空留巷的工作面巷道布置方式，保留先期开采工作面的风巷为新增采煤工作面的机巷，减少巷道掘进费用、提高煤柱回收率。

进一步地，钻孔采用二开孔身结构，一开段至四含顶界面，二开段为治理段，单位段长4～6m，终孔位置必须进入基岩以下10m。

进一步地，结合注浆工程中浆液的扩散范围确定的钻孔间距，根据治理区预设钻孔数量，分配注前检查孔、治理孔、注后检查孔。

进一步地，采用劈裂注浆法，连续与间歇注浆相结合的注浆工艺对四含及其底部基岩风化带进行注浆变性改造。

进一步地，注浆改造效果检验方式包括压水试验、抽水试验、水位观测、终孔注浆Q-P曲线以及注后取芯检查孔探查。