一种奥灰顶部注浆加固工作面底板的方法

摘要

本发明属于矿井奥灰含水层注浆改造技术领域，涉及一种奥灰顶部注浆加固工作面底板的方法,在分析奥灰顶部注浆可行性基础上，分析下组煤受奥灰水威胁工作面，确定奥灰顶部注浆改造工作面底板区域；从突水系数出发，确定奥灰顶部注浆深度，并分析下组煤层奥灰顶部注浆情况，对各煤层注浆改造工作做出具体要求；然后采用注浆斜孔三级套管的设计，在工作面上均匀布置钻孔的原则，确保奥灰顶部含水层注浆有效性和针对性；最后采用多种方法联合评价注浆效果；能够及时划分受奥灰水威胁区域，确定奥灰顶部注浆厚度，通过注浆加固工作面底板，保证受奥灰水威胁工作面安全开采，提高资源枯竭矿井的产量，延长矿井服务年限。

主权项

一种奥灰顶部注浆加固工作面底板的方法，其特征在于具体包括以下步骤：(1)、分析奥灰顶部注浆的可行性：奥灰含水层是具有层控性、构控性和韵律性的多层段含水层，各含水层段具有相对独立性和相互联系性；其中奥灰顶部上段0～20m为相对弱含水层段，其中0～10m范围为相对隔水层段，形成奥灰顶部注浆改造所需的盖层；奥灰顶部中段20～40m是相对强含水层段，为奥灰顶部注浆改造的目的层段；奥灰顶部下段40～150m是厚度为90m的相对弱含水层段，为奥灰顶部注浆改造目的层段所需的底层；(2)、确定奥灰顶部注浆加固工作面底板的区域：对具备下列条件之一的工作面底板进行改造：(a)根据《煤矿防治水规定》：底板受构造破坏地段工作面奥灰突水系数超过0.06MPa/m，正常地段工作面奥灰突水系数超过0.1MPa/m；(b)工作面奥灰突水系数不超过《煤矿防治水规定》，但处于富水区和强迳流带内，综合分析有奥灰突水危险的；(c)通过现有的物探、钻探、巷探或抽/放水试验，检测到工作面底板存在构造破碎带、导水裂缝带、隔水层变薄带、陷落柱、奥灰水补给薄层灰岩的垂向通道异常带，底板隔水层不能抵抗薄层灰岩和奥灰含水层的实际水压值的；(3)、确定奥灰顶部注浆改造深度：将注浆改造前后奥灰水头压强p₁、p₂的公式：$p_1=\frac{H+h+M_1}{100}---\left(1\right)$带入突水系数公式中:$T=\frac{P}{M}---\left(3\right)$得到奥灰顶部注浆改造深度M_改的计算公式：其中，公式(1)和(2)中H为工作面标高，单位为m；h为奥灰水位标高，单位为m；M₁为改造前底板隔水层厚度，单位为m；M_改为奥灰顶部改造深度，单位为m；式(4)中T₁为改造前突水系数，单位为MPa/m；T₂为改造后突水系数，单位为MPa/m；再利用公式(4)，结合工作面奥灰突水系数及临界标高分别计算各煤层工作面底板奥灰顶部注浆深度；从第一层煤开始，当第一层煤开采完成后，使用现有双端封堵侧漏装置现场测量第一层煤底板破坏深度，为开采第二层煤提供注浆改造数据，以此类推，至最后一层煤结束；(4)、注浆钻孔：注浆钻孔的倾角在25～35度之间变化，在同一地点不同走向采用“多次开孔”的原则，减少钻机的移动带来的不便，使用现有的“三级套管”结构进行注浆钻孔，确保奥灰顶部注浆的有效性；钻孔揭露及穿过五灰含水层时，要测定五灰含水层的水压、水量并对该含水层进行注浆，防止五灰含水层对奥灰顶部注浆造成影响；(5)、注浆：在地面通过注浆站将粘土水泥浆制作完成后，通过井下运输管道将粘土水泥浆运送到相应注浆加固的工作面，通过注浆泵对施工好的钻孔进行井下注浆加固工作面底板工作，在注浆过程中采用注浆工作面分次序、单孔分段注浆、单段连续注浆与间歇注浆相结合的方法，注浆工作面采用先疏后密、中间补插的方法，单个注浆钻孔先对五灰进行注浆，再延伸到奥灰顶部注浆，一个孔段进行连续注浆，发现井下跑浆时间歇注浆；注浆压力为注浆含水层水压的2～5倍；注浆泵量根据含水层岩溶裂隙的发育程度确定；注浆浆液密度为1.12～1.18g/cm³；(6)注浆效果检测及评价：采用现有钻探或矿井地球物理检测法对注浆效果检测，对构造复杂的区域做出重点检测；注浆效果检测完成后，利用现有钻探法检查孔水量大小的变化对注浆效果评价，同时利用矿井地球物理成果图，对比注浆前后物性变化并做出注浆效果评价。