一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法技术

技术编号:21910226 阅读:22 留言:0更新日期:2019-08-21 11:18
本发明专利技术公开了一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,其是:采用地面施工钻孔,从地面垂直向下钻孔,深达砾石层上2‑3m,钻孔内安装套管,套管与钻孔之间的环隙填充水泥固定;从套管终端向下采用下行前进式“钻进‑注浆‑透孔”循环注浆,终孔深度为基岩层,待终孔注浆压力达到注浆结束标准后,用纯水泥浆封孔,注浆结束。本发明专利技术能够有效加固煤层工作面顶板,将砾石含水层改造成隔水层或弱含水层,消除孔隙水对煤层工作面回采的威胁。

A Drilling and Grouting Method for Water-rich Gravel Layer on the Roof of Coal Mining Face

【技术实现步骤摘要】
一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法
本专利技术涉及采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆施工
,具体涉及一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法。
技术介绍
华北型煤田的部分矿区煤层顶板基岩较薄,为砂、砂砾石、砂卵石及半固结的砂砾岩和泥灰岩,其上覆第四系、新近系厚松散层孔隙水。因井田基岩层(厚度4~40m,平均9m)不同程度地遭受风化,裂隙发育,隔水性差,工作面开采后顶板冒落裂隙带的存在,将使其完全失去隔水作用。若不采取合理有效的维护措施,不仅降低回采效率,无法保证支架初撑力,而且很容易发生工作面顶板冒落、松散层水溃入矿井事故。注浆加固技术是提高松散岩体的整体性和受力性能的有效途径,目前被广泛用于加固采煤工作面底板。国内外学者针对工作面顶板含水层的注浆加固研究较少,目前的注浆加固方法在施工中往往达不到预期的要求和进度目标,一般钻孔较浅,且钻孔密集,孔间距只有1-2m,施工工艺复杂、繁琐。而对采煤工作面顶板富水砾石层注浆加固隔水,保持顶板的整体性,目前国内还没有成熟的技术。
技术实现思路
本专利技术提供了一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,要解决的技术问题是:因松散层下煤层工作面顶板基岩较薄,砾石含水层水通过顶板冒落裂隙带导入工作面的可能性较大,而当前注浆加固方法在施工中往往达不到预期要求的不足。本专利技术为解决技术问题,采用如下技术方案:一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,其特点在于:包括钻孔和注浆;所述钻孔分成上下两段,上段安装套管,下段钻孔直接作为注浆管,从上而下钻孔直径逐段减小;所述注浆为地面造浆,采用下行前进式注浆方式钻探注浆,采用“钻进-注浆-透孔”的循环方式;注浆结束后封孔。进一步地,所述注浆结束后封孔是待终孔注浆压力达到注浆结束标准后,用比重不小于1.5的纯水泥浆进行封孔。进一步地,所述钻孔的方法为全孔无岩芯钻进。进一步地,上段钻孔采用地面施工钻孔,从地面垂直向下钻孔,孔深达砾石层上2-3m,在钻孔内安装套管,套管与钻孔之间保留3mm的环隙间距,环隙内填充水泥封堵,固定套管;下段钻孔,是从套管终端向下钻孔、注浆,采用下行前进式注浆方式钻探注浆,直至穿过砾石含水层,为终孔深度。进一步地,所述地面造浆,是由泥浆泵从注浆站沿着注浆管路输送到注浆钻孔,采用下行前进式注浆方式钻探注浆。进一步地,所述“钻进-注浆-透孔”的循环方式,是每次钻孔注浆待压力达到注浆结束标准后,停注,透孔,再注浆,循环进行。进一步地,所述纯水泥浆是水泥与水搅拌的混合物。更进一步地,所述注浆结束标准是下述三种标准中的至少一种:注浆终孔压力不小于含水层静水压力的1.5倍;注浆结束时的进浆量小于35L/min;孔口注浆压力不小于2.5MPa,并持续30min以上。本专利技术的有益效果体现在:本专利技术采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,其是:采用地面施工钻孔,从地面垂直向下钻孔,深达砾石层上2-3m,钻孔内安装套管,套管与钻孔之间的环隙填充水泥固定;从套管终端向下采用下行前进式“钻进→注浆→透孔”循环注浆,终孔深度为基岩层,待终孔注浆压力达到注浆结束标准后,用纯水泥浆封孔,注浆结束。由于采用了分成上下两段的钻孔(上段安装套管,下段钻孔直接作为注浆管),只在砾石含水层中注浆,充填加固砾石层,减少了注浆材料的使用量;注浆方法采用了下行前进式注浆方式钻探注浆,“钻进→注浆→透孔”的循环方式,可促进注浆材料沿砾石含水层径向扩散,使浆体能够有效进入钻孔周围砾石缝隙中,提高了松散岩体的整体性和受力性能;全孔无岩芯钻进,避免了取岩芯的麻烦和取出岩芯的堆积难题,施工工艺简化,施工费用降低。本专利技术的方法安全可靠有效,技术成果通用性强;本专利技术可应用于矿区采煤工作面顶板的加固隔水,将砾石含水层改造成隔水层或弱含水层,增强了煤层工作面顶板隔水效果,消除孔隙水对煤层工作面回采的威胁。附图说明图1为本专利技术的施工方案图,图中标号:1为套管,2为钻孔与套管之间的环隙,3为钻孔,4为注浆管。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明,本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,包括以下步骤:(1)钻孔孔深为236.21m,终孔层位达煤层顶板基岩;(2)孔径结构:0~181.64m孔径为Φ152mm,181.64~236.21m孔径为Φ94mm;(3)管径结构:0~148.6m为Φ127mm套管;(4)注浆施工:2018年6月16日开始注浆,到2018年9月24日注浆结束;钻孔注浆共进行了3个序次:①2018年6月16日~2018年6月22日第1次注浆,孔深197.27m(砾石层),注浆结束时孔口压力2.7Mpa、流量235L/min,持续时间超过30min;②2018年6月27日~2018年9月2日第2次注浆,孔深236.21m(终孔),注浆结束时孔口压力3.1Mpa、流量236L/min,持续时间超过30min;③2018年9月7日~2018年9月24日第3次注浆,孔深236.21m(终孔),注浆结束时孔口压力3.3Mpa、流量35L/min,持续时间超过30min。(5)封孔:2018年9月24日封孔完成,封闭段0~236.21m,以孔内返浆方法,用P.o32.5水泥5t,浆液比重大于1.5,封孔质量合格。实施例2一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,包括以下步骤:(1)钻孔孔深为221.64m,终孔层位达煤层顶板基岩;(2)孔径结构:0~130m孔径为Φ152mm,130~184.55m孔径为Φ94mm,184.55~221.64m孔径为Φ75mm;(3)管径结构:0~130m为Φ127mm套管;130~184.55m为Φ108mm套管;(4)注浆施工:2018年6月13日开始注浆,2018年8月16日注浆结束;钻孔共进行了2个序次注浆:①2018年6月13日~2018年7月2日第1次注浆,孔深184.5m(砾石层),注浆结束时孔口压力2.0Mpa、流量235L/min;②2018年7月14日~2018年8月16日第2次注浆,孔深221.64m(终孔),注浆结束时孔口压力2.7Mpa、流量35L/min并持续30min以上;钻孔进行2次透孔、延伸、注浆施工;(5)封孔:2018年8月17日封孔完成,封闭段0~221.64m,以孔内返浆方法,用P.o32.5水泥5t,浆液比重大于1.5,封孔质量合格。实施例3一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,包括以下步骤:(1)钻孔孔深为232.19m,终孔层位达煤层顶板基岩;(2)孔径结构:0~149.52m孔径为Φ152mm,149.52~232.19m孔径为Φ94mm;(3)管径结构:0~141.62m为Φ127mm套管;(4)注浆施工:2019年6月2日开始注浆,到2019年8月27日注浆结束;钻孔注浆共进行了2个序次:①2018年6月2日~2018年6月29日第1次注浆,孔深212.04m(砾石层),注浆结束时孔口压力3.2Mpa、流量250L/min,持续时间超过30min;②2018年7月1日~2018年8月27日第2次注浆,孔深232.19m(终孔),注浆结束时孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,其特征在于:包括钻孔和注浆;所述钻孔分成上下两段,上段安装套管,下段钻孔直接作为注浆管,从上而下钻孔直径逐段减小;所述注浆为地面造浆,采用下行前进式注浆方式钻探注浆,采用“钻进‑注浆‑透孔”的循环方式;注浆结束后封孔。

【技术特征摘要】
1.一种采煤工作面顶板富水砾石层钻孔注浆方法,其特征在于:包括钻孔和注浆;所述钻孔分成上下两段,上段安装套管,下段钻孔直接作为注浆管,从上而下钻孔直径逐段减小;所述注浆为地面造浆,采用下行前进式注浆方式钻探注浆,采用“钻进-注浆-透孔”的循环方式;注浆结束后封孔。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述注浆结束后封孔是待终孔注浆压力达到注浆结束标准后,用比重不小于1.5的纯水泥浆进行封孔。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述钻孔的方法为全孔无岩芯钻进。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:上段钻孔采用地面施工钻孔,从地面垂直向下钻孔,孔深达砾石层上2-3m,在钻孔内安装套管,套管与钻孔之间保留3mm的环隙间距,环隙内填充水泥封堵,固定套管;下段钻孔...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄北海任小建陈浩刘咏钱家忠
申请(专利权)人:焦作煤业集团有限责任公司焦作市宏舟地质工程有限公司洛阳郑兴宿煤煤业有限公司
类型:发明
国别省市:河南,41

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