[发明专利]一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法

说明书

本发明涉及一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法。本发明通过地面钻孔和定向钻进技术实现了高承压动水条件下的矿井底板水害预防与治理，并对注浆层位判定、灌注材料制备、灌注过程以及控制分别进行了改进。多层多分支灌注可以有效减缓动水流速，提高充填率和钻孔利用率，解决突水点无法精确探查的矿井底板水害灾害，并可以对矿井底板水害事故起到有效预防；通过地面钻孔和定向钻进技术相结合，可用于采空区底部岩层注浆充填，且适用于各种复杂地质条件。

技术领域

本发明涉及一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，属于矿井安全生产防治水技术领域。

背景技术

近年来，随着国内井工开采技术的提高，煤炭资源的开发逐渐转向多层、分层开采和深部开采方向发展，受开采深度、重复采动和顶底板管理条件等因素的影响，极易诱发矿井底板水害事故，其造成的经济损失一直排在各类矿井灾害事故前列，严重制约着地下资源的开发利用以及矿区经济的可持续发展。此外，矿井底板水害事故可能直接导致工作面停产和大量人员伤亡，并时刻威胁着矿井的安全生产。

煤层底板存在高承压薄层强富水含水层，受底板覆岩复杂构造、水文地质条件等因素制约，矿井底板水害具有隐蔽性、突发性和随机性的特点。突水前，难以明确探查；突水过程中，突水点难以精确标定且突水水压高。因此，因此难以探查和治理。

目前，矿井底板水害的治理技术采用地面钻孔对煤层底板进行注浆处理，水泥浆液通过注浆管口对采空区底部导水裂隙进行填充，不仅注浆施工前期需要精准探查突水点和突水原因，而且在高承压动水条件下注浆，会导致跑浆和注浆工程量增加，造成水泥浆液的浪费。在注浆过程中，受高承压动水条件影响，水泥浆液通过突水裂隙大量涌入工作面对工作面造成破坏。此外，对于隐伏陷落柱或大断层等特殊致灾原因，前期难以探查，并对钻孔布设具有严格要求。

发明内容

发明目的：为了解决高承压动水条件下底板水害防治技术问题以及现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法。本发明的方案是：

一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，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。

优选的，上述的一种高承压动水条件下矿井底板水害防治方法，基于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：

式中，

和/或

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：

和/或

根据下式判定灌注钻孔地下终孔的水平间距：

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；