[发明专利]一种煤矿井下防治突水溃砂的方法

说明书

技术领域

本发明属于采矿工程煤矿防治水技术领域，具体涉及一种煤矿井下防治突水溃砂的方法。

背景技术

在浅埋煤层开采工作面通过上覆基岩层较薄且基岩以上为富水松散层区域时，煤炭开采造成的巨大采空区空间，可能导致上覆基岩破断形成的裂缝将松散层富水区域的水和砂导入矿井内，发生突水溃砂事故，造成严重矿井灾害和损失。当前煤矿综采工作面在通过该种区域时，主要采用合理设置煤柱、地面钻孔注浆改造松散层特性和井下钻孔注浆改造松散层特性三种做法。留设煤柱法严重降低回采率，且涉及扰乱正常开采作业和设备搬家的问题，该种方法目前较为成熟，也是在通过特殊位置较常采用的方法。地面钻孔注浆改造松散层特性技术是一种较好的方法，首先是地面容易操作且经济，其次是不会干扰井下正常采煤作业，但当前涉及地面占地问题，由于现在高昂的占地补偿费用，导致该种方法在很多煤矿无法实施。而井下钻孔注浆改造松散层特性技术是一种折中的方法，在工作面尚未推进至基岩较薄且基岩上有厚富水松散层区域时，通过在井下钻孔注浆加固松散层，达到防止突水溃砂的目的，既不干扰正常采煤计划和作业又相对节省开支和保护资源。

该项技术已经在神府矿区多个综采工作面得到应用，成功通过了基岩薄且基岩上覆厚富水松散层区域，而没有发生突水溃砂灾害。首次利用该项技术时通过两个工作面，该两个相邻工作面采厚为4米，采宽为260米，两个工作面分别多回收资源32.7万吨和41.5万吨，实现新增产值44520万元，利润29680万元，节省地面工程征地费用500万元。该项技术在存在突水溃砂灾害威胁矿井的应用，不但为矿井节省了投资，且提高了资源的回采率，降低了对地面生态环境与地下水系统的影响。多个成功的案例证明采用井下向厚松散层富水区域高压注浆方式改造浅埋煤层薄基岩顶板物理力学特性来预防突水溃砂灾害是十分有效的，其技术效果和经济效果非常明显。

井下钻孔高压注浆改造松散层特性技术是在钻孔中进行高压注浆，其中涉及注浆管和保持高压问题，通过钻杆进行注浆，其优点是不用另加注浆管，但其缺点较为突出，钻机必须配合注浆，效率较低，每隔一段时间必须活动钻杆以防浆液凝固钻杆抱死，影响了钻机的钻探作业，另外如要保持高压必须使用较长的孔口管，以防造成煤层顶板破裂冒落，且该方法不能实现仅对目标地层注浆，注浆过程是对全孔注浆。

在钻孔形成后下入专门注浆管进行注浆可解决上述问题，但下设注浆管需要新的保障技术。在利用一次性钻头装置将注浆管下设并固定在设计层位后，需首先进行固结注浆管，实现注浆管的良好固结和对特定层位注浆是井下钻孔高压注浆改造松散层特性技术体系的重要组成部分，固管效果良好是实现对特定地层注浆的前提。在成功将注浆管下设和固结至特定层位后，将采用高压浆液对厚松散层一定层位进行注浆改造，保持高压和对特定层位注浆需要有专门的下管、固管和注浆技术进行保障。本发明所述内容就是一种新型煤矿井下防治突水溃砂方法，可以解决保持高压和对特定层位注浆需要有专门的下管、固管和注浆等技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿井下防治突水溃砂的方法，解决了利用廉价钻头下设注浆管问题，以及利用廉价注浆管对特定层位进行高压注浆的固结注浆管和高压注浆问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种煤矿井下防治突水溃砂的方法，包括利用一次性钻头下设注浆管、一次性钻头钻帽与钻体脱离退出、固结注浆管和对特定地层注浆四部分。

第一步，利用一次性钻头下设注浆管：将一次性钻头钻体3与钻杆4连接，注浆管8穿过钻杆4内通孔，一次性钻头钻帽2与注浆管8通过注浆管与钻头连接件6连接于钻帽内注浆管固定杆5上，并将连接好的钻杆、钻头、注浆管通过钻机送入钻孔；

第二步，一次性钻头钻帽与钻体脱离退出：在将钻头送至设计层位后，钻杆4回退，一次性钻头钻帽2与一次性钻头钻体3脱离，逐渐将钻杆4全部退出，用注浆管固结料10将注浆管8与孔口管9粘结，并穿过注浆固结料10设置固管注浆管12，在注浆管8和固管注浆管12上分别设置注浆管止浆阀13和固管注浆管止浆阀14；

第三步，固结注浆管：通过固管注浆管12向钻孔1注浆，同时打开注浆管止浆阀13，注浆至浆液由出浆孔7溢出并从注浆管8孔口返出，停止注浆并关闭固管注浆管止浆阀14，等待注浆管8与注浆钻孔1固化；

第四步，对特定地层注浆：在注浆管8与注浆钻孔1完全固化后，通过注浆管8向钻孔1内注浆，浆液由设置在注浆管8上的出浆孔7进入待注浆的地层，因出浆孔7仅在设计层位的注浆管8段有，因此可实现对特定地层的注浆。