[发明专利]一种利用煤层底板含水层单孔放水试验成果分类注浆方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿井水文地质领域，尤其涉及煤矿底板注浆钻孔分类注浆的方法。

背景技术

我国华北地区煤层普遍受到底板承压水害威胁，为避免底板承压水在煤层开采时涌入工作面，最为常用的方法就是往煤层底板注浆。由于煤层底板注浆的层位多为含水层，目前的注浆工程多假设注入含水层为相对均质的，因此多采用近似间距、多钻孔全方位注浆，造成了大量的浆液的浪费，且没有重点加固和封堵有水力联系且富水的主要过水通道。优势面理论认为：注浆后的地层的抗静水压力、抗渗水的能力主要取决于地层的主要结构面，即注浆层位的原始主要过水通道应该是注浆的重点，因此常规底板注浆改造的效果受到了限制。

目前，虽然有学者通过模糊方法对煤层顶板注浆钻孔质量进行过评价分类，但评价对象针对的是煤层顶板含水层，且评价参数中有一定的模糊参数，另外利用的参数缺少钻孔揭露含水层的补给性和富水性，整体上评价方法不适用于底板含水层注浆。

综合以上，目前煤层底板注浆钻孔分类注浆的方法存在以下几点问题：

1)传统的底板注浆工程，对所有注浆钻孔统一标准注浆，造成了注浆材料的浪费；

2)传统的底板注浆工程，对注浆钻孔没有进行评价，找不出关键的注浆钻孔，导致底板注浆工程的注浆效果较差；

3)传统的底板注浆工程，由于未对底板注浆钻孔进行分类评价，注浆时会造成各种煤层底板发生底鼓、跑浆现象，影响了工程周期。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种利用煤层底板含水层单孔放水试验成果分类注浆方法。

一种利用煤层底板含水层单孔放水试验成果的分类注浆方法，包括以下步骤：(1)施工煤层底板注浆钻孔；(2)对步骤(1)的每一个钻孔进行单孔放水试验，得到每一个钻孔的限制放水量Q与钻孔内含水层水位降深值S的对应关系；(3)根据步骤(2)中的Q-S对应关系对钻孔的富水性进行分类，对于非富水钻孔直接封孔，对于富水钻孔，执行步骤(4)；(4)对于富水钻孔进行注浆钻孔分类；(5)根据不同类型的注浆钻孔，选择合适的注浆工艺。

步骤(1)的具体方法为：沿工作面的轨道巷和运输巷以近似间距布置注浆钻场，每个钻场设置多个钻孔，钻孔的方位角指向工作面内，且方位角在空间上均匀布置。

所述步骤(2)中的单孔放水试验中，控制每个钻孔的限制放水量为最大放水量的1/3～1/2。

所述步骤(4)的具体步骤为：根据步骤(2)中的Q-S对应关系分别拟合直线型曲线、抛物线型曲线、幂函数曲线、对数曲线，求该四种曲线的拟合度，最大拟合度的曲线为该钻孔的类型。

所述注浆点的补给条件由好到差依次为：直线型注浆钻孔、抛物线型注浆钻孔、幂函数曲线注浆钻孔、对数曲线注浆钻孔。

四种注浆钻孔的注浆材料的速凝性和强度依次降低。

所述直线型注浆钻孔的注浆材料以海带粉和木屑为浆液的骨料，以水泥和黏土为主要注浆材料，其他成分还包括水玻璃及水泥速凝早强剂；其中，黏土占主要浆料材料质量总和的70％～80％，水泥占20％～30％，水玻璃按质量百分比占总浆液含水量的1％～2％，水泥速凝早强剂用量为水泥质量的0.05％～0.1％，水与黏土和水泥总和的质量比为0.6:1～1:1；注浆工艺为：首先下注浆的骨料，待注浆骨料充水吸水膨胀后，然后下水泥、黏土、水玻璃、水泥速凝早强剂和水的混合浆液，待注浆压力满足停止压力后停止注浆并封孔。

所述抛物线型注浆钻孔的注浆材料主要包括：水泥、黏土及水泥速凝早强剂，其中，水泥和黏土为主要注入材料，其中黏土占两者质量总和的80％～90％，水泥占10％～20％，水泥速凝早强剂选氯化钙，其用量为所用水泥质量的1％～2％，水与黏土和水泥总和的质量比为1:1～2:1；注浆工艺为：直接注入水泥、黏土、氯化钙和水的混合浆液，待注浆压力达到停止压力后停止注浆并封孔。

所述幂函数曲线型注浆钻孔的注浆材料主要为黏土浆液，水与黏土的质量比为1:1～2:1；注浆工艺为将黏土与水的混合浆液注入，达到注浆停止压力后停止注浆并封孔。

对于对数曲线型注浆钻孔应以疏放含水层中有限的水体为主，然后对钻孔进行封孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1)操作简单、易实施；2)考虑钻孔揭露的底板含水层的水文特性，使得注浆工程更有效；3)考虑钻孔揭露的底板含水测定水文特性，使得浆液浪费更少，节约成本；4)考虑钻孔揭露的底板含水测定水文特性，使得注浆过程问题更少，缩短工期。

附图说明

图1是本发明的流程图。