CN111677550A - 一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法，包括：S1：疏放水步骤；S2：注浆堵水步骤。本发明采用钻探和注浆相结合的方法，针对井下岩巷掘进过富水煤层段前，通过施工钻探钻孔进行富水煤层探查，由于煤层富水性不均一，在钻探工程确定煤层是否富水的前提下，再通过注浆工程进行巷道过富水煤层段的改造封堵，形成小范围的帷幕圈，将掘进区与富水煤层隔开，确保井筒安全掘进。
Description
技术领域
本发明属于岩巷施工技术领域，具体涉及一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法。
背景技术
井工矿井在建井过程中，巷道掘进可能面临富水含水层的影响。而在我国鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田的榆横北区内，近年来发现存在富水煤层，在岩巷进行掘进过程中，部分区段需穿越富水煤层，而由此将势必带来煤层水害问题。由于矿井处于基建阶段，井下及地面排水设施、水处理***等尚不完备，无法解决大量掘进工作面大量出水的问题，因此，在岩巷掘进至富水煤层段前，必须提前开展超前探查及煤层水封堵等相关工作，确保安全生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法，以解决上述背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法，其结构要点在于：包括：
S1：疏放水步骤；
S2：注浆堵水步骤。
作为优选的，S1疏放水步骤的具体步骤包括：
S11：在巷道揭煤点周围施工1圈疏放水钻孔，通过群孔疏放的方式，在揭煤点区域形成降落漏斗，使整个管子道位于降落漏斗中心位置；
S12：待疏放水中心孔水位降为0.17MPa，管子道周边钻孔总涌水量不超过30m3/h，巷道方能开始掘进，在整个巷道掘进穿过煤层的过程中，疏放水钻孔持续疏放，起到截流掩护掘进的作用。
作为优选的，S2注浆堵水步骤的具体步骤包括：
S21：确定合理的防隔水煤岩柱厚度及止水套管长度，配制比表面积大于600m2/g的高性能水泥基注浆料，建设注浆***；
S22：根据注浆孔设计参数要求，注浆孔在待揭露2号煤底板基岩内开孔，下入21m长的孔口管，进行耐压试验，达到要求后方可钻进；
S23：注浆孔钻进过程中，钻孔涌水量大于30m3/h立即停钻，采用注浆料对煤层孔隙、裂隙进行注浆封堵改造，注浆压力达到设计值后停注，等凝24h后扫孔继续钻进，水量大于30m3/h再停钻，继续开展注浆封堵工作；如此循环反复，直至达到钻孔设计孔深为止；
S24：全孔注浆压力达到设计要求后，对注浆改造区域施工检查孔，通过单孔压水试验、出水量、注浆圈内外水压差综合分析注浆效果，不满足要求的通过检查孔进行补充注浆。
与现有技术相比，本发明采用钻探和注浆相结合的方法，针对井下岩巷掘进过富水煤层段前，通过施工钻探钻孔进行富水煤层探查，由于煤层富水性不均一，在钻探工程确定煤层是否富水的前提下，再通过注浆工程进行巷道过富水煤层段的改造封堵，形成小范围的帷幕圈，将掘进区与富水煤层隔开，确保井筒安全掘进。
附图说明
图1为本发明的巷道掘进疏放水钻孔布置平面图；
图2为本发明的巷道掘进疏放水钻孔布置剖面图；
图3为本发明的钻场钻孔开孔布置图；
图4为本发明的注浆堵水***示意图；
图5为本发明的钻孔注浆工艺流程图；
图6为本发明的注浆效果剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案，一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法，包括：
S1：疏放水步骤；
S2：注浆堵水步骤。
超前疏放的目的是对巷道掘进影响范围内的煤层水进行疏放，使得在巷道掘进区域内形成降落漏斗，减轻2号煤层水害对巷道掘进的影响；超前疏放水方案的总体思路为“群孔疏放，掩护掘进”。S1疏放水步骤的具体步骤包括：
S11：在巷道揭煤点周围施工1圈疏放水钻孔，通过群孔疏放的方式，在揭煤点区域形成降落漏斗，使整个管子道位于降落漏斗中心位置；
S12：待疏放水中心孔水位降为0.17MPa，管子道周边钻孔总涌水量不超过30m3/h，巷道方能开始掘进，在整个巷道掘进穿过煤层的过程中，疏放水钻孔持续疏放，起到截流掩护掘进的作用。
群孔疏放的目标，保证管子道过2号煤过程中涌水量不超过30m3/h。若放水钻孔衰减情况不明显或水量大于30m3/h，则进行注浆封堵。
S2注浆堵水步骤的具体步骤包括：
S21：根据《煤矿防治水细则》及2号煤水文地质情况，确定合理的防隔水煤岩柱厚度及止水套管长度，配制比表面积大于600m2/g的高性能水泥基注浆料，建设注浆***；
S22：根据注浆孔设计参数要求，注浆孔在待揭露2号煤底板基岩内开孔，下入21m长的孔口管，进行耐压试验，达到要求后方可钻进；
S23：注浆孔钻进过程中，钻孔涌水量大于30m3/h立即停钻，采用注浆料对煤层孔隙、裂隙进行注浆封堵改造，注浆压力达到设计值后停注，等凝24h后扫孔继续钻进，水量大于30m3/h再停钻，继续开展注浆封堵工作；如此循环反复，直至达到钻孔设计孔深为止；
S24：全孔注浆压力达到设计要求后，对注浆改造区域施工检查孔，通过单孔压水试验、出水量、注浆圈内外水压差综合分析注浆效果，不满足要求的通过检查孔进行补充注浆。
超前探查及疏放水钻孔保留兼做后期注浆堵水钻孔。
本发明应用于我国陕北侏罗纪煤田榆横北区巴拉素煤矿井底车场管子道防治水工程中，取得良好的应用效果。通过本发明中相关钻探、注浆方法，首次成功实现区内岩巷掘进过富水煤层段的注浆封堵工程。该矿井在施工8个超前探查钻孔、1个检验孔(5号钻孔)后的总涌水量由最初的521m3/h衰减至当前的12.87m3/h，注浆堵水率为97.5％，从矿井防治水角度出发，可保证巷道继续安全掘进。
榆横北区内矿井均为整装井田，目前大多数基本处于勘探、建设阶段，对于未生产矿井，其各项设施均不完善，尤其是矿井排水***、水处理***等，现国内环保形势严峻，而矿井水及深层地下水矿化度高，外排将面临巨额罚款，但矿井煤层富水则必须进行疏放，因此，采用本发明中提到的注浆手段进行煤层水害防治，可解决区内基建矿井所面临的必须通过煤层段巷道防治水的难题，而在矿井各项设施完备后，进入生产阶段，自身可满足大量井下水外排、矿井水处理等需求，届时煤层水害可进行长期疏放，满足安全生产要求。
本发明中的方法技术可应用于巷道超前探查治理，传统的冻结法施工仅用于井筒掘进，且经济投入较大，本发明中的经济投入相对较少，工期较短，有助于矿井加快基础设施建设的时间要求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法，其特征在于：包括：
S1：疏放水步骤；
S2：注浆堵水步骤。
2.根据权利要求1所述的一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法，其特征在于：所述的S1疏放水步骤的具体步骤包括：
S11：在巷道揭煤点周围施工1圈疏放水钻孔，通过群孔疏放的方式，在揭煤点区域形成降落漏斗，使整个管子道位于降落漏斗中心位置；
S12：待疏放水中心孔水位降为0.17MPa，管子道周边钻孔总涌水量不超过30m3/h，巷道方能开始掘进，在整个巷道掘进穿过煤层的过程中，疏放水钻孔持续疏放，起到截流掩护掘进的作用。
3.根据权利要求1所述的一种岩巷通过富水煤层段安全掘进防治水保护方法，其特征在于：所述的S2注浆堵水步骤的具体步骤包括：
S21：确定合理的防隔水煤岩柱厚度及止水套管长度，配制比表面积大于600m2/g的高性能水泥基注浆料，建设注浆***；
S22：根据注浆孔设计参数要求，注浆孔在待揭露2号煤底板基岩内开孔，下入21m长的孔口管，进行耐压试验，达到要求后方可钻进；
S23：注浆孔钻进过程中，钻孔涌水量大于30m3/h立即停钻，采用注浆料对煤层孔隙、裂隙进行注浆封堵改造，注浆压力达到设计值后停注，等凝24h后扫孔继续钻进，水量大于30m3/h再停钻，继续开展注浆封堵工作；如此循环反复，直至达到钻孔设计孔深为止；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200918 |