地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统及方法技术方案

一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统及方法，属于防治煤矿立井井筒变形破坏的系统方法。具体为：①根据深厚松散层厚度与土层参数，计算井筒对周围地层的沉降影响范围；②对沉降影响范围的地层中的失水含水层进行注浆加固，注浆加固范围可稍大于沉降影响范围，达到止水加固的目的；③选择合适的协调变形材料对影响范围的地层边界进行竖直填充，材料能起到隔离地层竖向力，并能传递地层水平力的作用；④填充深度达到基岩面以下1m，填充方法可采用单钻孔或多孔连续作业，钻孔同时进行填充，最终形成筒形包围。本方法从协调地层沉降变形角度出发，隔离竖向变形以防止井壁附加力的产生并能保持水平力的存在保证井筒的稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种防治煤矿立井井筒变形破坏的系统及方法，尤其是一种用于地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统及方法。技术背景自20世纪80年代以来，我国徐、淮、大屯、兖州等矿区的煤矿立井出现了一种国内外罕见的非采动性井筒破裂。这种灾害易造成井筒变形破裂、渗水，重者造成卡罐、涌水涌砂，甚至停产，给煤矿生产带来了严重的安全隐患，也使煤矿企业承受巨大的经济损失。自1987年以来，在我国的华东地区深厚表土层中建设的立井模拟井筒已经有80多个遭受破坏，严重影响了矿井的安全生产。其中导致立井井筒发生的倾斜、错位、断裂、渗漏等各种变形和破坏的地质因素有：井筒穿过地层、岩层、煤层性质；地质构造；水文地质条件等。其中，不稳定含水层对立井井筒稳定性的影响，近年来尤为突出。特别是对于补给条件较弱的第四系底部含水层，大量的疏水将引起含水层不稳定，导致深部土层固结压缩及上部地层的沉降会对井筒有向下的相对运动,产生竖直附加力，在井筒内产生竖直附加应力，随着埋深增加，井筒附加应力在土层与基岩面交界处达到最大。当应力超过井筒强度时，井筒出现破裂，井筒内的设备发生变形会进一步影响立井稳定性。由此可见，井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统，其特征在于：该系统包括已建成立井井筒（1）、影响范围内地层（2）、竖向隔离填充体（3）、含水层注浆加固体（4）、基岩（5）、含水层（6）和影响范围外地层（7）；在基岩（5）上方存在含水层（6），在含水层（6）中构成含水层注浆加固体（4），含水层注浆加固体（4）充满立井井筒（1）外的含水层（6），并延伸入影响范围外地层（7）水平向1~2m；在立井井筒（1）外设置竖向隔离填充体（3），在立井井筒（1）和竖向隔离填充体（3）之间是初始沉降影响范围内地层（2），在竖向隔离填充体（3）外是初始沉降影响范围外地层（7）。

【技术特征摘要】
1.一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统，其特征在于：该系统包括已建成立井井筒（1）、影响范围内地层（2）、竖向隔离填充体（3）、含水层注浆加固体（4）、基岩（5）、含水层（6）和影响范围外地层（7）；在基岩（5）上方存在含水层（6），在含水层（6）中构成含水层注浆加固体（4），含水层注浆加固体（4）充满立井井筒（1）外的含水层（6），并延伸入影响范围外地层（7）水平向1~2m；在立井井筒（1）外设置竖向隔离填充体（3），在立井井筒（1）和竖向隔离填充体（3）之间是初始沉降影响范围内地层（2），在竖向隔离填充体（3）外是初始沉降影响范围外地层（7）。2.根据权利要求1所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统，其特征在于：所述的竖向隔离填充体（3）采用常规配比的水泥浆、黏土浆、树脂材料或是化学浆配制而成的协调材料进行竖直填充；所述的竖向隔离填充体（3）填充深度要求深入到基岩层（5）1m，或穿过基岩表层的强风化层，以两者中深度最大为准。3.根据权利要求1所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统，其特征在于：所述的含水层注浆加固体（4）根据井筒实际情况通过地面注浆或壁后注浆形成，注浆后进行检测，以达到止水加固作用。4.一种权利要求1所述一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏系统的方法，其特征在于：该井筒变形破坏方法包括如下施工步骤：a.根据深厚松散层厚度与土层参数，计算井筒对周围地层的沉降影响范围；b.对沉降影响范围的地层中的失水含水层进行注浆加固，采用现有注浆加固技术及设备，浆液采用常规止水加固水泥浆或化学浆，达到止水加固的目的；c.选择竖向隔离填充体（3）的协调材料对影响范围的地层边界进行竖直填充，材料能起到隔离地层竖向力，并能传递地层水平力的作用；d...

【专利技术属性】
技术研发人员：于庆，马金荣，堵紫薇，武若愚，尹可心，刘明，陶祥令，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32