[发明专利]一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法

权利要求书

1.一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，其特征在于，包括：

对灌注岩层和水平靶向覆盖区域进行判定，将注浆层位分为近工作面底板破碎带灌注层位和远工作面底板注浆层位；

向煤层底板不同层位施工垂直注浆钻孔并分别进行倾斜段钻孔定向钻进以形成主灌注孔；

利用主灌注孔分别向近工作面底板破碎带层位和远工作面含水层层位分别灌注骨料和注浆；

对垂直注浆钻孔以及倾斜段钻孔进行扫孔作业，待扫孔作业进行至预定层位时，再次开始侧钻和定向水平钻进以形成分灌注孔，其中，主灌注孔和分灌注孔共用垂直注浆钻孔；

利用分灌注孔分别向近工作面底板破碎带层位和远工作面含水层层位分别灌注骨料和注浆加固；

其中，根据下式判定近工作面底板破碎带内灌注层位与工作面采空区的垂直间距H₁：

其中，根据下式判定远工作面底板注浆层位与工作面采空区的垂直间距H₂：

其中，根据下式判定不同灌注层位水平定向钻孔终孔的水平间距：

L＝k+15；

式中L₀为工作面采空区的长度，h为工作面采空区下部近工作面灰岩含水层厚度；H₀为采空区底板软弱岩层的厚度；k为工作面面底板灰岩含水层中的浆液扩散系数。

2.根据权利要求1所述的一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，其特征在于，

向远工作面底板含水层层位注浆的水泥浆液为单液粉煤灰-水泥稠浆，所述单液粉煤灰-水泥稠浆为掺杂了粉煤灰的单液水泥稠浆，其中水泥选用强度等级为42.5R的普通/复合硅酸盐水泥，粉煤灰与水泥比例应控制在3：7，浆液比重控制在1.5～1.6之间，造浆用水中硫酸根离子的含量应低于1％，且PH4.5；

向远工作面底板含水层层位加固孔注入单液水泥稠浆，其中水泥选用强度等级为42.5R的普通/复合硅酸盐水泥，控制浆液比重高于1.6，造浆用水中硫酸根离子的含量应低于1％，且PH4.5。

3.根据权利要求1所述的一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，其特征在于，向近工作面底板破碎带层位灌注骨料包括：

通过地面钻孔和位于近工作面底板破碎带层位的水平钻孔直接对近工作面底板破碎带内层位进行骨料灌注，在骨料灌注过程中，根据地面钻孔的孔口压力范围将注浆过程分为三个阶段，其中，初始阶段负压为-0.04～-0.06MPa，灌注平均粒径为0.25mm的面砂；中间阶段负压为-0.06～-0.07MPa，灌注平均粒径为0.35mm的中砂；终结阶段为-0.07～-0.085MPa，灌注平均粒径为0.5mm的粗砂。

4.根据权利要求1所述的一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，其特征在于，向远工作面含水层层位注浆包括：

通过地面钻孔和位于远工作面含水层层位的水平钻孔进行压水试验；并且当地面钻孔的孔口压力为负压时，开始进行单液粉煤灰-水泥浆液的灌注，当注浆泵压力增加时，减小注浆泵档位或减少注浆泵数量，直至注浆泵压力减小至0MPa；在单液粉煤灰-水泥浆液灌注过程中，当孔口开始冒浆时，停止单液粉煤灰-水泥浆液的灌注。

5.根据权利要求1所述的一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，其特征在于，还包括加固远工作面底板层位，具体为：

当突水水源已经截流或突水点已经完成封堵时，对远工作面底板层位注浆钻孔的竖直段钻孔进行扫孔作业，当扫孔至预定层位时，开始侧钻和定向水平钻进第一预定孔位和第二预定孔位以形成两个底板分支灌注孔，利用底板分支灌注孔进行远工作面底板层位加固。

6.根据权利要求5所述的一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，其特征在于，利用底板分支灌注孔进行单液水泥稠浆的注浆，注浆泵压力维持在8～10MPa，当注浆泵压力低于8MPa时，停止高压注浆作业。

7.根据权利要求5所述的一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，其特征在于，所述第一预定孔位和第二预定孔位分别位于从远工作面底板注浆层位垂直注浆孔施工的所有的倾斜段钻孔的顶部和底部。