[发明专利]一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法

说明书

本发明公开了一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法，包括煤层和位于煤层上方的含水层，具体实施步骤为：获取参数；通过计算得出第一空间范围；布置若干个第一注浆钻孔；把第一浆液注入含水层底部，进行正常回采；用参数计算得到注入第二浆液的第二空间范围；钻出第二注浆钻孔；再注入具有高强度和低渗透率的第二浆液。有益效果是：该方法通过在采前、采后对顶板含水层分别注入不同材料的浆体，一方面采前增加隔水层厚度，减弱煤层采动对顶板含水层的扰动，另一方面也可防止采后导水裂隙导通含水层与采空区，从而实现保水开采。

技术领域

本发明涉及矿山领域的一种保水采煤方法，具体为一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法。

背景技术

在矿井开采过程中，覆岩发生移动变形而形成导水通道，使顶板含水层与采空区贯通，造成水资源大量流失，甚至对煤层工作面及巷道等采掘空间构成安全隐患，尤其对于我国西部水资源匮乏、生态环境脆弱的矿井而言，这些问题更加严重。如何减少煤层采动对顶板含水层的扰动，防止含水层与采空区贯通，是实现安全、保水开采必须解决的关键性问题之一。

目前，有关对含水层的处理方法已有较多研究与实践，且取得了不错的效果。例如，通过施工钻孔提前疏放顶板含水层水体，以降低含水层的富水性；向采动形成的导水裂隙中注浆封堵导水裂隙以防止水体涌入等。

然而，这些方法存在以下几方面问题：(1)从矿山水灾防治的角度出发，疏放含水层以降低开采安全隐患，但造成水资源大量流失；(2)目前向含水层注浆主要用于防治底板承压水灾灾害，而针对顶板含水层的应用较少；(3) 以往研究大多是在采后顶板出现裂隙后进行封堵来治理顶板水害，然而此时已发生水资源大量流失；(4)针对顶板含水层的保护多以牺牲资源回收率和回采效率实现，如增加留设煤柱的厚度、限制采高、采用充填开采方法等。

因此，针对现有研究的局限性，提出一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法，包括煤层和位于煤层上方的含水层，还包括以下步骤：

a、获取工作地的基本地质参数和开采技术参数；通过计算，得出采前需要改性的含水层和隔水层的第一空间范围；

b、在步骤a中所述第一空间范围，从地表至含水层底部间隔布置若干个第一注浆钻孔，第一注浆钻孔包括竖直钻孔、钻孔造斜段和贴合含水层底部的水平钻孔；

c、由地面注浆泵站通过第一注浆钻孔把具有柔塑性和隔水性的第一浆液注入b步骤中的含水层底部中，使得含水层改性；

d、注浆改性完成后，对煤层的工作面进行正常回采；

e、煤层工作面开采结束后，根据步骤a中的参数计算得到注入第二浆液的第二空间范围；

f、从地表往所述第二空间范围钻出第二注浆钻孔，再由地面注浆泵站通过第二注浆钻孔和/或第一注浆钻孔向由于步骤d采后不稳定覆岩活动可能造成的新的导水裂隙中注入具有高强度和低渗透率的第二浆液。

本发明的一个实施例：步骤a中所述基本地质参数和开采技术参数包括：含水层距煤层距离H、煤层倾角α、待采工作面采高m、走向长度l、倾向长度l’、岩层移动角走向δ、上山β、下山γ、顶板下沉系数q，进一步地，计算需要改性的含水层空间尺寸是：沿工作面走向方向，自含水层底部起的厚度d＝qm cosα，长度L＝l+2H cotδ，沿工作面倾向方向长度B＝l′+H(cotβ+cotγ)，则含水层注浆改性范围为工作面正上方自含水层底部 L×B×d大小的空间区域。

本发明的一个实施例：步骤b中第一注浆钻孔还包括从水平钻孔上分出的若干个水平分支钻孔。