[发明专利]一种采用机械掘槽施工灌浆隔水层的煤矿井下防治水方法

说明书

本发明公开了一种采用机械掘槽施工灌浆隔水层的煤矿井下防治水方法，属于矿山工程施工技术领域。本发明通过定向钻机多次钻进“U”型联通钻孔和采用绳锯切割机切割岩层，同时进行置换注浆，以形成可完全符合设计要求的机械掘槽灌浆隔水层，可有效跨越整个含水层范围，切断含水层和待开采煤层之间的渗流通道，同时，灌浆隔水层具有一定厚度和强度，可减轻煤矿井下防治水支护强度，极大地提高煤矿井下顶板（或底板）防治水的可靠性，防止顶板（或底板）突水事故发生，有效地保障在顶板（或底板）水害威胁下的煤矿生产安全。

技术领域

本发明涉及矿山工程施工技术领域，具体是一种采用机械掘槽施工灌浆隔水层的煤矿井下防治水方法。

背景技术

目前，随着浅部资源逐步枯竭，各种矿产资源向深部开采势在必行。在深部开采中，所面临着地压大，承压水压力高的复杂环境。在煤层开采扰动下，深部原岩环境遭到破坏，各种煤矿开采突水事故频繁发生。

目前，煤矿井下防治水主要采用钻孔超前注浆方法，具体做法为，在煤层开采前，通过在煤层顶板（或底板）实施超前钻孔，向孔内注入浆液，使得浆液在岩体孔隙中间渗透，封堵渗流通道，形成一道树状的扇形注浆隔水帷幕。由于地下岩层孔隙发育特点,工程实践证明，即使采用渗透性较高的化学浆液注浆，也难以形成一道注浆符合设计要求、能封严堵实全部孔隙渗流通道的有效隔水帷幕，达不到理想的防治水效果。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种采用机械掘槽施工灌浆隔水层的煤矿井下防治水方法，可有效地切断含水层和待开采煤层之间的渗流通道，极大地提高煤矿井下顶板（或底板）防治水的可靠性，防止顶板（或底板）突水事故发生，有效地保障在顶板（或底板）水害威胁下的煤矿生产安全。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种采用机械掘槽施工灌浆隔水层的煤矿井下防治水方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在待开采煤层开采前施工一条辅助巷道，使得辅助巷道接近含水层并保持安全隔水距离；

步骤2：在辅助巷道内，在距煤层顶板和/或底板含水层水平线垂直距离10米的水平位置施工钻场，在钻场内布置定向钻机；

步骤3：采用定向钻机，沿钻场水平方向，在煤层顶板(/或底板)岩层内施工两个近水平的钻孔，钻孔俯角为5度范围之内，钻孔深度以超过含水层范围为准；

步骤4：利用定向钻机的定向钻进功能，在同一水平面内从某一钻孔底部向另一钻孔底部水平拐弯钻进，使得两钻孔相互贯通而形成“U”型联通钻孔；

步骤5：沿所述“U”型联通钻孔穿入金刚石绳索，金刚石绳索从所述“U”型联通孔两端引出；在钻场内采用绳锯切割机带动金刚石绳索回转切割顶板和/或底板岩层，通过绳锯切割形成近水平的具有一定厚度的盲槽，盲槽采用泥浆护壁；

步骤6：沿所述盲槽底部布置注浆管，注入水泥浆液，置换护壁泥浆，直至顶板和/或底板盲槽完全为水泥浆液所充填置换完毕；待水泥浆液凝固后，在待开采煤层顶板和/或底板形成具有一定强度和一定厚度的水泥充填实体的灌浆隔水层；

步骤7：若含水层范围较大，则重复步骤3～步骤6，在水平面上每20米一段，分别采用定向钻机多次钻进“U”型联通钻孔和采用绳锯切割机切割岩层，同时进行置换注浆，以使得灌浆隔水层跨越整个含水层范围。

进一步，所述步骤5中，金刚石绳索从所述“U”型联通孔两端引出后，将金刚石绳索缠绕在绳锯切割机的主动轮及辅助轮上，启动绳锯电动马达，通过控制盘调整主动轮，提高绳索拉伸张力，保证金刚石绳索适当绷紧，供应循环冷却水；再启动另一个电动马达，驱动主动轮带动金刚石绳索回转切割深部岩层。

进一步，所述步骤5中，绳锯切割形成的护壁介质替换为水介质。

进一步，所述步骤6中，注入的水泥浆液替换为掺入水玻璃快凝介质的混凝土浆液。