一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法技术

本发明专利技术属于煤矿开采技术领域，公开了一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法，包括以下步骤：S1、勘探查明下垮落式采空区位置以及范围大小，将下垮落式采空区划分为悬空区和易错动区；S2、沿上覆煤层的底板开掘运输顺槽和回风顺槽；S3、开挖措施平巷，在措施平巷内距离顺槽R处垂直向下方垮落采空区打注浆钻孔，同一措施平巷内相邻注浆钻孔距离为1.3R

【技术实现步骤摘要】
一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法


[0001]本专利技术属于煤矿开采
，尤其涉及一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法。

技术介绍

[0002]在煤炭开采过程中，由于采易弃难、采富弃贫、采大弃小等原因，部分矿区先开采下部煤层而放弃开采上部煤层。在过去的二十多年，我国煤炭产量连年保持增长，导致我国煤炭地质储量大幅下降。煤作为一种不可再生资源，成煤周期十分长，因此，依靠现有理论和技术，提高煤炭开采率，将被遗弃的煤炭资源绿色高效的开采出来，可以一定程度上保证国家的经济发展需要和能源供给安全。
[0003]采场上覆岩层在空间上可以分为竖三带：垮落带，裂缝带和弯曲下沉带。当上部遗煤位于规则垮落带或者裂缝带之上时，受下部煤层的开采影响，层间岩层结构发生移动、变形、破断，岩层结构的整体性受到了破坏，在上部煤层巷道掘进、煤炭开挖过程中存在一定的安全隐患。下部煤层开采完以后，采空区会形成悬空区、易错动区，随着上部煤层的开采，层间岩层结构受到二次扰动，可能导致上部煤层工作面底板台阶下沉，层间岩层结构二次移动、变形、破断等强矿压显现问题，造成巨大的人员伤亡和经济损失。另一方面，上部煤层巷道掘进、煤炭开挖过程中开采出来的煤矸石通常是和煤一起运送到地面再进行筛分处理，日积月累形成矸石山，对环境和土地造成危害。因此，下垮落式采空区碎石错动、顶板切落带来的强矿压显现以及减少煤矸石出井的数量是安全绿色上行复采需要综合解决的问题。
[0004]中国专利ZL201310458377.7公开了一种从顶板巷道注浆充填压实采空区充填体的方法，适用于矸石充填采空区矿井使用。首先根据采煤工作面每向前掘进的距离，在与采煤工作面走向一致的顶板巷道中向采空区布置一组注浆钻孔，再根据采空区充填后的等效采高计算出导水裂隙带高度，对组件钻孔进行充填。该方法解决的是单一煤层开采时矸石充填采空区充填不接顶、或充填压实度不到位、部分下沉空间会向地表传递等问题，未能解决全部垮落采空区出现的岩层移动问题，缺乏上行复采时工作面底板台阶下沉，层间岩层结构二次移动、变形、破断等强矿压问题的防治办法。
[0005]中国专利ZL201510116512.9公开了一种柱旁双侧部分充填上行复采蹬空煤层的方法，该专利技术在判别蹬空煤层上行开采可行性、探明刀柱式残采区煤柱群和空区群分布状况的基础上，采用柱旁双侧部分充填的方法依次侧护了蹬空煤层下伏刀柱式残采区煤柱群，并逐渐采出蹬空煤炭资源。该专利提供了柱式采空区蹬空开采的柱旁双侧部分充填方案，未解决下垮落式采空区上层遗煤开采底板可能会台阶下沉等问题，且缺乏生产过程中煤矸石的有效处理方案。
[0006]中国专利ZL201811074503.8公开了一种裂充结合上行复采刀柱残采区遗留煤层的采煤方法，该专利在勘探查明蹬空煤层下方刀柱残采区分布状况，确定覆岩主关键层位
置的基础上，提供了下方刀柱式采空区采用注浆充填，上覆主关键层通过压裂钻孔向钻孔内进行注水以裂化主关键层的上行复采方案，适用于刀柱残采区上覆蹬空煤层的安全开采。未能解决下垮落式采空区上行开采底板可能会台阶下沉，层间岩层结构二次移动、变形、破断等矿压显现问题，亦缺乏生产过程中煤矸石的有效处理方案。
[0007]综上可知，现有的上行复采技术方案中，都是建立在柱式采空区的前提上，均未涉及到下垮落式采空区上覆煤层的安全绿色开采。

技术实现思路

[0008]鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法，将下垮落式采空区分为悬空区、易错动区，并将上覆煤层巷道掘进过程中产生的煤矸石输送到悬空区，再采用分区注浆加固采空区的方案，解决了上行复采时底板台阶下沉，层间岩层结构二次移动、变形、破断等矿压显现问题，实现了下垮落式残采区上覆煤层的安全绿色开采。
[0009]为了达到上述专利技术目的，进而采取的技术方案如下：一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法，包括以下步骤：S1、结合矿井的地质资料和钻孔勘探数据，查明下垮落式采空区的相对于上覆煤层的位置以及范围大小，根据采空区的破断顶板是否与垮落碎石接触，将下垮落式采空区分为悬空区和易错动区；S2、沿上覆煤层的底板开掘运输顺槽和回风顺槽；S3、从开切眼方向开始，在运输顺槽和回风顺槽中垂直向工作面实体煤中开挖措施平巷，措施平巷位于悬空区和易错动区上方，在措施平巷内距离顺槽R处垂直向下方垮落采空区打钻孔；S4、将开掘运输顺槽、回风顺槽以及措施平巷时产生的煤矸石经过钻孔充填到下垮落式采空区内的悬空区，通过钻孔窥视观察直至把悬空区填满；S5、悬空区注浆管顺着悬空区钻孔下放到下垮落式采空区悬空区底部，超细水泥注浆材料由注浆泵泵送到注浆管内进行悬空区注浆；同理，易错动区注浆管顺着易错动区钻孔下放到下垮落式采空区易错动区底部，注浆材料马丽散快速泵送到易错动区内，为保证将裂隙孔隙充填密实，应注到不吃浆为止，即注浆管内的浆液高度不再下降；S6、待注入浆液凝固，悬空区和易错动区碎石被注浆材料粘结成具有承载能力的岩层时，贯通开切眼，布置上覆煤层工作面，进行上行复采。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述结合矿井的地质资料和钻孔勘探数据，查明下垮落式采空区的相对于上覆煤层的位置以及范围大小的具体方法为：通过调研矿井的原有地质资料，结合钻孔勘探的数据，采用三维激光扫描仪精准探测下垮落式采空区的相对于上覆煤层的位置以及范围大小。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述悬空区上方的措施平巷间距为10m，所述易错动区上方的措施平巷间距为30m，所述措施平巷断面尺寸为2m
×
2m，与开切眼方向平行。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述R为浆液扩散半径，浆液扩散半径是确定注浆钻孔孔距的重要依据，浆液在煤岩体裂隙中的扩散是不规则的，它随着煤岩层渗
透系数、裂隙宽度、注浆压力、注入时间的增加而增大；随着浆液浓度和黏度的增加而减小，通常以调节注浆压力、浆液注入量和浓度参数来控制浆液扩散范围的大小。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，注浆孔间排距的选择主要与浆液扩散半径密切相关，注浆孔之间的孔距应使两个注浆孔的范围有一定交叉，比2倍扩散半径要小，同一措施平巷内注浆孔间排距为1.3R
‑
1.5R，悬空区上的钻孔直径为15cm，易错动区上的钻孔直径7.2cm。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S5中，所述煤矸石的粒径要破碎到15cm以下。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S5中，悬空区上的注浆管前段选用φ108mm钢花管，易错动区上的注浆管前段选用φ60mm钢花管，长度为6
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8m，钢花管上的注浆眼呈对孔式布置，注浆眼沿轴线间距为15cm，注浆眼直径为10mm，马丽散注浆材料的两种组分按照体积比1:1充分混合后再注入到易错动区。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术适用于下垮落式残采区上行复采，把下垮落式采空区划分为悬空区和易错动区，将上覆煤层巷道掘进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、结合矿井的地质资料和钻孔勘探数据，查明下垮落式采空区的相对于上覆煤层的位置以及范围大小，根据采空区的破断顶板是否与垮落碎石接触，将下垮落式采空区分为悬空区和易错动区；S2、沿上覆煤层的底板开掘运输顺槽和回风顺槽；S3、从开切眼方向开始，在运输顺槽和回风顺槽中垂直向工作面实体煤中开挖措施平巷，措施平巷位于悬空区和易错动区上方，在措施平巷内距离顺槽R处垂直向下方垮落采空区打钻孔；S4、将开掘运输顺槽、回风顺槽以及措施平巷时产生的煤矸石经过钻孔充填到下垮落式采空区内的悬空区，通过钻孔窥视观察直至把悬空区填满；S5、悬空区注浆管顺着悬空区钻孔下放到下垮落式采空区悬空区底部，超细水泥注浆材料由注浆泵泵送到注浆管内进行悬空区注浆；同理，易错动区注浆管顺着易错动区钻孔下放到下垮落式采空区易错动区底部，注浆材料马丽散快速泵送到易错动区内，为保证将裂隙孔隙充填密实，应注到不吃浆为止，即注浆管内的浆液高度不再下降；S6、待注入浆液凝固，悬空区和易错动区碎石被注浆材料粘结成具有承载能力的岩层时，贯通开切眼，布置上覆煤层工作面，进行上行复采。2.根据权利要求1所述的一种下垮落式残采区上行复采分区注浆方法，其特征在于，在步骤S1中，所述结合矿井的地质资料和钻孔勘探数据，查明下垮落式采空区的相对于上覆煤层的位置以及范围大小的具体方法为：通过调研矿井...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽绒，冯国瑞，杨彦群，马敬凯，王浩，李竹，董志勇，戚庭野，杨宗义，
申请(专利权)人：山西焦煤集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：