[发明专利]基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法

权利要求书

1.一种基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法，其应用于埋深400m以上的综采采空区，该综采采空区在治理区域边界内的煤层底板上依次为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，所述冒落带内为大量大小不一的落石，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，钻孔布设，在综采采空区的治理区域上设计集束式多分支定向钻孔的布设位置和数量，并确定各分支定向钻孔的参数，其中，根据综采采空区的治理区域至少包含一个综采工作面条带，该综采工作面条带上设置多个间隔排列的集束式多分支井，所述集束式多分支定向钻孔包含从开孔位置向下进行的垂直主井，以及在主井上呈辐射状散开的多个分支孔；

步骤2，确定注浆材料，所述注浆材料由水泥和粉煤灰或黏土和速凝剂组成，各材料用量按①式至③式计算，

式中，W_c为水泥质量，W_e为粉煤灰或黏性土质量，W_w为水的质量，V_g为浆液体积，α为浆液中水泥所占质量比例，β为浆液中粉煤灰或黏性土所占质量比例，γ为浆液中水所占质量比例，d_c为水泥相对密度，d_e为粉煤灰或黏性土相对密度，d_w为水的相对密度；

浆液配比中水与固体材料质量比取1:1.0～1:1.3，水泥与粉煤灰或黏土的质量比为2:8～3:7，速凝剂掺量为水泥质量的3％～5％；

步骤3，进行多个集束式多分支定向钻孔的钻入及注浆操作，在每个集束式多分支定向钻孔的施工中，首先进行从开孔位置进行向下的主孔的直孔开孔，钻至第一个分支点的位置，下入套管，接着下入定向钻具进行第一个分支孔的钻入并钻至分支孔的终点，起钻并利用步骤2确定的注浆材料进行第一个分支孔的注浆，待注浆材料固结达到再次成孔条件后，沿着主孔的原钻孔轨迹继续扫孔进行钻进至后一分支位置，进行后一分支孔的钻进及注浆充填工作，依次重复上述扫孔、主孔及分支钻孔和注浆充填，直至集束式多分支定向钻孔施工完成后注浆封孔。

2.如权利要求1所述的基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法，其特征在于：各集束式多分支井的主井的开孔位置设置在综采工作面条带的中间位置，各主井开孔的孔间距为90-100m。

3.如权利要求1所述的基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法，其特征在于：各分支点间距15～25m，开4个分支孔，各分支孔从上至下依次间隔90度设置，每个分支孔的曲率半径从上至下，逐渐减小，分支孔靶点水平距离小于50m。

4.如权利要求1所述的基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法，其特征在于：所述主孔上的各分支点位于弯曲下沉带的稳定基岩内。

5.如权利要求1所述的基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法，其特征在于：该集束式多分支定向钻孔采用二开方式钻进，一开：实施垂直段，并下入H40钢级Φ244.5mm表层套管，表层套管高出地面20cm，灌入1:1.5水泥浆液固孔，固孔水泥浆液返至地面，固孔时间不得小于24h；二开：实施分支孔，采用定向钻具及钻头定向钻进至裂隙带底部。

6.如权利要求1所述的基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法，其特征在于：每次注浆前采用清水进行压水洗孔，以疏通钻孔周边岩石裂隙。

7.如权利要求1所述的基于集束式多分支井定向钻探的综采采空区注浆方法，其特征在于：各分支孔的曲率半径不小于200m。