一种煤层底板筏基础的建造方法技术

本发明专利技术的煤层底板筏基础的建造方法，包括以下步骤：1)选择建立筏基础层位：根据煤层底板灰岩含水层的分布、抗渗性特征，选定第一层灰岩至第四层灰岩为建造筏基础的层位；2)确定筏基础面积：平面上筏基础范围扩大到工作面风、机巷及切眼外35m，通过全覆盖注浆形成筏基础，工作面位于该筏基础内；3)加固改造筏基础；4)检验筏基础，本发明专利技术的煤层底板筏基础的建造方法具有适应性强、简单易行、安全可靠的特点，可广泛应用于高承压水体上带压开采。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采矿领域，具体涉及一种煤层底板筏基础的建立与利用的方法。
技术介绍
我国某些区域的煤田例如山西组下部1煤组下距太原组灰岩（简称太灰）较近仅 18~26m，开采过程中多次发生底板灰岩突水淹井事故，多年研宄认为太灰上段第一层灰 岩至第四层灰岩是山西组下部煤层开采的直接充水含水层，其中第三层、第四层灰岩厚度 大，富水性相对强；中段（即第五层灰岩至第十一层灰岩顶板）为薄灰岩夹于泥岩、砂岩间， 可认为是相对隔水层；下段（即第十一层灰岩至第十三层灰岩）与深部奥陶系厚层灰岩组 成本区主要含水层，是重点设防对象。该灰岩岩溶水具高承压、不均一、难疏降的特点，水文 工程地质条件较复杂，由于受底板高承压岩溶裂隙水的威胁，1煤组未能实现规模开采。
技术实现思路
本申请的专利技术目的在于解决目前上述技术问题，而提供一种适应性强、简单易行、 安全可靠，且可广泛应用于高承压水体上带压开采的煤层底板筏基础的建造方法。 为了完成本申请的专利技术目的，本申请采用以下技术方案： 本专利技术的煤层底板筏基础的建造方法包括以下步骤： 1)选择建立筏基础层位：根据煤层底板灰岩含水层的分布、抗渗性特征，选定第 一层灰岩至第四层灰岩为建造筏基础的层位； 2)确定筏基础面积：平面上筏基础范围扩大到工作面风、机巷及切眼外35m，通过 全覆盖注浆形成筏基础，工作面位于该筏基础内； 3)加固改造筏基础：通过注浆加固提高煤层底板岩层的阻水能力，对所述筏基础 垂向范围内的第一层灰岩至第四层灰岩经注浆加固形成隔水层，其中第三层灰岩和第四层 灰岩注浆加固形成隔水关键层，根据注浆材料、扩散半径、抗渗性试验，确定注浆材料、水灰 比、注浆量、注浆终压、扩散半径及注浆范围； 4)检验筏基础：采用物探方法和钻探方法检验注浆效果，确保筏基础牢固可靠。 本专利技术所述步骤4)中的注浆材料为325号普通硅酸盐水泥，水灰比配比为1:1，注 浆时按照由稀到浓，再由浓到稀的步骤进行注浆。 本专利技术所述步骤4)中注浆时采用单液水泥浆，注浆结束标准为：注浆终压不小于 静水压的2倍，注浆吸浆量不大于20L/min。 本专利技术中按照等效连续介质模型计算扩散半径，扩散半径在25~30m之间。 本专利技术中若考虑各向异性则扩散半径扩大为所述扩散半径的8~10倍。 本专利技术的煤层底板筏基础的的建造方法与现有技术相比区别在于：高承压水体上 开采煤炭资源主要方法为疏水降压开采，或者带压开采。而深部灰岩具高承压、富水性不 均、难疏降特点，所以只能采用高承压水体上带压开采，为此采用加固底板隔水层或改造底 板含水层，实现带压开采。由于底板灰岩含水层裂隙的各向异性，仅对工作面内底板注浆加 固，深部高承压水可以经侧面导升并涌入矿坑，酿成事故。而通过本专利技术的煤层底板筏基础 根据扩散半径确定工作面风、机巷和切眼外注浆范围，对灰岩岩体进行整体加固形成筏基 础，利用该筏基础防止高承压水从侧向上涌入矿坑，可以避免类似的情况出现，此方法具有 适应性强、简单易行、安全可靠的特点，可广泛应用于高承压水体上带压开采。【附图说明】 图1是本专利技术的煤层底板下的太原组灰岩的整体结构示意图；图2是本专利技术的煤层底板筏基础的的结构示意图。【具体实施方式】 如图1-2所示，煤层14直接底板发育泥岩、砂岩等地层，在煤层开采后，受采动影 响失去隔水作用，灰岩地层为薄层灰岩与泥岩、粉砂岩、砂岩等相间发育的一套地层组合， 灰岩地层分三段：上段为第一层灰岩1、第二层灰岩2、第三层灰岩3和第四层灰岩4,是煤 层开采主要充水含水层，中段为第五层灰岩5、第六层灰岩6、第七层灰岩7、第八层灰岩8、 第九层灰岩9、第十层灰岩10,为弱含水层或相对隔水层，下段为第十一层灰岩11、第十二 层灰岩12和第十三层灰岩13,与下伏奥灰平行不整合接触，奥灰为淮南地区主要含水层， 是设防重点对象。灰岩具埋深大、水压高、富水性不均、难疏降特点，只能采用高承压水体上带压开 采。为此采用加固底板隔水层或改造底板含水层，增强底板抵抗深部太灰下段及奥灰的阻 水能力，实现带压开采。由于底板灰岩含水层裂隙的各向异性，仅对工作面内底板注浆加 固，深部高承压水可以侧面导升并涌入矿坑，酿成事故。 因此本实施例对灰岩岩体进行整体加固形成筏基础15,利用该筏基础15防止高 承压水从侧向上涌入矿坑，避免类似的情况出现。 本实施例的煤层14底板筏基础15的建造方法，包括以下步骤： 1)选择建立筏基础15层位：实测资料及理论研宄表明，煤层14底板破坏德^^罙度 与采煤工作面的矿压作用和煤层底板的抗破坏能力有关，其底板破坏深度与开采深度成正 比例关系，其公式为也=0. 0085H+0. 1665a+〇. 1079L-4. 3579,式中：h 底板采动导水 破坏深度（m) ;H为采深（m) ;a为煤层14倾角（° ) ;L为工作面斜长（m)。通过公式和本 区实测值得出底板采动破坏深度hi= 18. 3m，并且通过RFPA和FLAC数值模拟得出采动底 板破坏深度分别为19m和19. 5m，而第一层灰岩至第四层灰岩的厚度分别为3. 03m、2. 77m、 7. 98m和10. 05m，为了使注浆后煤层14底板不会受底板采动破坏影响，选择第一层灰岩至 第四层灰岩为建造筏基础15的层位，重点对第三层、第四层灰岩注浆加固来再造隔水关键 层。 2)确定筏基础15面积：平面上筏基础15范围扩大到工作面风、机巷及切眼外 35m，通过全覆盖注浆形成筏基础15,工作面位于该筏基础15内； 3)加固改造筏基础15 :通过注浆加固降低煤层14底板突水系数临界值，对筏基础 15垂向范围内的第一层灰岩至第四层灰岩经注浆加固形成隔水层，对第三层灰岩和第四层 灰岩注浆加固形成隔水关键层，通过注浆材料、扩散半径、抗渗性试验，确定注浆材料、水灰 比、注浆量、注浆终压、扩散半径及注浆范围； 4)检验筏基础15:采用物探方法和钻探方法检验注浆当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层底板筏基础的建造方法，其特征在于：包括以下步骤：1)选择建立筏基础层位：根据煤层底板灰岩含水层的分布、抗渗性特征，选定第一层灰岩至第四层灰岩为建造筏基础的层位；2)确定筏基础面积：平面上筏基础范围扩大到工作面风、机巷及切眼外35m，通过全覆盖注浆形成筏基础，工作面位于该筏基础内；3)加固改造筏基础：通过注浆加固提高煤层底板岩层的阻水能力，对所述筏基础垂向范围内的第一层灰岩至第四层灰岩经注浆加固形成隔水层，其中第三层灰岩和第四层灰岩注浆加固形成隔水关键层，根据注浆材料、扩散半径、抗渗性试验，确定注浆材料、水灰比、注浆量、注浆终压、扩散半径及注浆范围；4)检验筏基础：采用物探方法和钻探方法检验注浆效果，确保筏基础牢固可靠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅先杰，白海波，王厚柱，周学年，
申请(专利权)人：国投新集能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34