[发明专利]一种工作面断层构造带的预注浆加固方法

说明书

本发明涉及一种工作面断层构造带的预注浆加固方法，属于煤矿注浆支护技术领域。超前预加固操作如下：当工作面推进至距离断层构造带边缘300‑400m时，在工作面静压条件下，沿工作面推进方向在工作面的上顺槽或下顺槽，向断层构造带区域分别实施帷幕注浆孔、浅孔和深孔的钻孔、下管、封孔和注浆操作；再进行预留孔的钻孔、下管和封孔操作；当工作面推进至距离断层构造带边缘30‑50m时，在工作面动压条件下，对预留孔进行注浆操作。本发明达到了超前工作面预先主动治理断层的目的，安全性更高，同时解决了常规方法的被动性和滞后性施工问题，以及治理断层被迫停采停面的进度问题，真正意义上实现了工作面过断层期间连续化高效回采。

技术领域

本发明属于煤矿注浆支护技术领域，具体涉及一种井下断层构造带破碎煤岩体的超前注浆加固工艺方法。

背景技术

断层是煤矿工作面常见的地质构造。断层构造带原岩应力复杂、岩体完整性差，开采过程中工作面临近断层异常带时又会导致断层进一步活化。受断层构造带破碎围岩环境及采动活化影响，极易引发大面积顶板冒落、煤壁片帮和掉顶压架事故，工作面过断层时顶板及煤壁维护极为困难。工作面过断层构造带难度大、效率低，安全、进度、支护、成本四大问题凸显，给矿井的安全、高效开采带来严重的影响。

目前在煤矿开采过程中，工作面遇到断层构造带若采取躲避措施，会造成煤炭资源的大量浪费。因此工作面遇多数断层均要强行通过，采取方法主要是在工作面推进至断层破碎带位置待断层揭露后，在工作面内对顶板及煤壁进行临时的支柱支护和浅孔注射化学浆液加固。上述方法在断层治理过程中存在如下问题：1．支柱支护控顶距离短，无法加固破碎围岩，施工效果和安全性差。2．浅孔化学注浆加固成本高，且注浆距离短、加固范围小，主要针对5~10m浅部围岩，无法实现大范围整体加固断层破碎带的目的。3．上述方法对断层治理来讲均是局部的、滞后的被动方式，无法实现超前预先治理断层。4．上述方法要求在工作面停止工作的情况进行，严重影响了工作面单产，无法保证工作面连续性推进。

发明内容

为解决现有方法在支护效果和注浆工艺的弊端和局限性，实现工作面安全高效过断层回采，基于在工作面推进至断层构造带之前对断层进行定向深孔超前注浆加固的新思路，本发明提供一种工作面断层构造带的预注浆加固方法。

本发明一种工作面断层构造带的预注浆加固方法的技术方案如下：

在煤矿开采过程中，当工作面遇到断层构造带时，超前预加固操作步骤如下：

（1）.当工作面推进至距离断层构造带边缘300-400m时，在工作面静压条件下，在工作面的上顺槽或下顺槽内，对断层构造带区域不同深度的帷幕注浆孔、浅孔和深孔分别实施钻孔、下注浆管、封孔和注浆操作；再进行预留孔的钻孔、下注浆管和封孔操作；所述帷幕注浆孔均布设置为2-3排；所述浅孔、深孔和预留孔设置成1排，且位于相邻的两排帷幕注浆孔之间；

（2）.当工作面推进至距离断层构造带边缘30-50m时，在工作面动压条件下，对预留孔进行注浆；

所述帷幕注浆孔均垂直于上顺槽的工作面侧帮或下顺槽的工作面侧帮；所述浅孔、深孔和预留孔之间相互并排布置，或呈扇形布置。

进一步限定的技术方案如下：

所述帷幕注浆孔、浅孔、深孔的钻孔下管注浆操作由浅至深顺序进行。

所述帷幕注浆孔的孔径为42mm、孔深为2~4m，所述浅孔的孔径为73mm或94mm或113mm、孔深为10~30m；所述深孔的孔径为73mm或94mm或113mm、孔深为30~80m，所述预留孔的孔径为73mm或94mm或113mm、孔深为30~130m。

所述帷幕注浆孔为2~3排水平注浆孔，错位交叉布置，横向单排孔的相邻两孔水平间距5~6m，相邻两排孔之间的垂直距离1~1.5m；注浆时采用气动注浆泵和钢管注射化学浆或无机复合注浆材料，注浆压力3~8MPa。