[发明专利]一种井上下联合区域性注浆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种注浆方法，特别涉及浅埋深、近水平、近距离煤层群开采超大采空区的井上下联合区域性注浆方法。

背景技术

煤炭自燃火灾是我国矿井主要灾害之一，受自燃火灾威胁的矿井约占矿井总数的70％，煤矿火灾事故不但会产生大量有毒有害气体，严重威胁井下作业人员的生命安全，因火灾引发的煤尘、瓦斯爆炸等次生灾害更为严重。据不完全统计，自2000年以来，全国发生内因火灾造成人员伤亡事故65起，造成人员死亡804人，其中由于内因火灾引发的瓦斯爆炸事故18起，死亡461人。

我国西部矿区如宁煤、神东部分矿井具有浅埋深、近距离煤层群赋存特点，煤层近似水平，回采后形成大面积多层复合采空区，裂隙上下沟通甚至直达地表，本层漏风、层间漏风和地表漏风等多层复合采空区漏风过程趋于复杂化，各层均具有自然发火可能性。在各煤层层间距近、采空区范围大、工作面联巷多且巷道密闭以砖石材料为主受矿压作用下易压裂等条件下，漏风规律难以掌握，整个井田范围内有可能出现氧化自热高温点，当发生自燃时，高温点往往不止一个，而是多个地点同时或先后产生煤炭自然发火现象。

多年来，宁煤、神东矿区在本煤层开采时采用以快治火(快掘、快安、快采、快撤、快闭)，本煤层开采防火效果较好，各煤层采空区均未采取注浆、注氮等防治自然发火的措施，给下部煤层的开采时留下了上覆采空区自然发火隐患。

目前，我国注浆惰化技术形成了以地面固定式制浆系统为主体，辅以井下移动式注浆系统的矿井惰化体系，已成为开采易自燃煤层和采用放顶煤开采自燃煤层矿井主要的防灭火技术手段之一，某些矿区注浆实施工艺突破传统的采空区埋管注浆方式，实现了顶板走向钻孔注浆、穿层钻孔注浆、地面打钻注浆等多种注浆方式，同时在重点区域注浆时，在泥浆中加入阻化剂等，取得了良好的效果。但对于宁煤、神东矿区煤层近水平赋存、井田范围大、工作面走向长，导致地面固定注浆系统倍线过大，注浆扩散半径小，预防性注浆效果差，加之传统的注浆防灭火方式需要对制浆、输浆系统进行超大规模设计，且受浆液流动性影响，无法实现采空区的大范围覆盖，给防灭火工作留下隐患。

“两道两线”采动裂隙“O”形圈为复合采空区的主要漏风通道，是自然发火防控的重点区域。对宁煤、神东矿区煤层采空区进行预注浆，可以有效封堵漏风(包括封堵上下采空区间的裂隙)、惰化遗煤，而且时效较长，有利于减少上覆采空区对本煤层的影响以及下层煤的安全开采。为杜绝浅埋深、近距离煤层群开采下超大采空区发生自然发火事故，有必要实施预注浆工程，科学划分注浆范围，合理确定注浆区域，以实现按需注浆，优化井上下联合区域性的注浆工艺，解决浆液管道长距离输送难题。

具体来说，在从地面向上覆采空区开切眼注浆工程中，在一次性打注浆孔时弯曲下沉带或/和进入裂隙带处出现塌孔，在浅埋深、近水平、近距离煤层群开采超大采空区时局部本煤 层开切眼等注浆区注浆，无法消除上覆采空区发火及本煤层发火，影响本煤层开采，无法有效预防采空区遗煤自然发火，同时注浆量不能有效控制，造成浪费或不够，影响工程进度。

发明内容

本发明的目的是避免开采本层煤时上覆采空区发生自然发火事故和开采下层煤时本煤层采空区发生自然发火事故，提供浅埋深、近水平、近距离煤层群开采的超大采空区井上下联合区域性注浆方法。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是提供了一种井上下联合区域性注浆方法，包括①首先，获取上覆采空区开切眼注浆区走向长度L_td，为工作面开切眼位置至工作面采高调整结束之间的距离，取20-100米，上覆采空区开切眼注浆区倾向长度L_sd，特征在于：按以下公式计算注浆量：

需土量计算：

式中：Q_土——需土量，米³；

K_m——富余系数，考虑与邻近采空区连通情况、泥浆收缩系数综合影响，该系数应根据各矿井工作面实际情况确定，取值范围为1-1.5；

H——顶煤厚度，米；

K_p——碎胀系数；

L_t——注浆区走向长度，米，取L_t＝L_td；

L_s——注浆区倾向长度，米，取L_s＝L_sd；

n——孔隙率；

p——泥浆制成率系数；

需水量按式计算：