井下采空区注浆充填钻孔方法技术

本发明专利技术涉及井下钻孔注浆领域，具体涉及一种井下采空区注浆充填钻孔方法，所述井下采空区注浆充填钻孔方法包括通过实验确定浆液上下扩散半径，在运输巷道通过钻机穿过煤柱对采空区内的岩石进行钻孔以形成在上下方向上间隔布置的第一上终孔、第一中终孔和第一下终孔，通过第一上终孔、第一中终孔和第一下终孔对采空区进行注浆以形成注浆区域。本发明专利技术的井下采空区注浆充填钻孔方法，可以提高采空区充填的空间，进而提高采空区充填效率。进而提高采空区充填效率。进而提高采空区充填效率。

【技术实现步骤摘要】
井下采空区注浆充填钻孔方法


[0001]本专利技术涉及井下钻孔注浆领域，具体涉及一种井下采空区注浆充填钻孔方法。

技术介绍

[0002]地下煤层被采出后，采空区直接顶板岩层在自重里及其上覆岩层的作用下，产生向下的移动和弯曲，当其内部拉应力超过岩层的抗拉强度极限时，直接顶板首先断裂、破碎、相继冒落。相关技术中采用在运输巷道对采空区灌注黄土固结剂防止自燃系统及其注浆方法，通过钻孔进而对采空区注浆，但存在注浆钻孔无法使浆液进行全方位覆盖采空区，浆液易凝固而导致且充填空间有限。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种井下采空区注浆充填钻孔方法，可以提高采空区充填的空间，进而提高采空区充填效率。
[0004]本专利技术实施例的井下采空区注浆充填钻孔方法包括：通过实验确定浆液上下扩散半径；在运输巷道通过钻机穿过煤柱对采空区内的岩石进行钻孔以形成在上下方向上间隔布置的第一上终孔、第一中终孔和第一下终孔；通过第一上终孔、第一中终孔和第一下终孔对采空区进行注浆以形成注浆区域。
[0005]本专利技术的实施例提出一种井下采空区注浆充填钻孔方法，可以提高充填的空间，进而提高采空区充填效率。
[0006]在一些实施例中，通过冒落带距离采空区地面的高度和浆液扩散半径来确定第一上终孔距离冒落带的间距，通过冒落带距离采空区地面的高度和浆液扩散半径来确定第一中终孔距离第一上终孔和第一下终孔之间的间距。
[0007]在一些实施例中，第一中终孔距离第一上终孔和第一下终孔之间的间距为A，且[(3M
‑
r)/3]≤A≤[(5M
‑
r)/3]，其中M为冒落带距离采空区地面的高度，r为浆液上下扩散半径。
[0008]在一些实施例中，第一下终孔距离采空区地面的高度为B，且B≥1.5m。
[0009]在一些实施例中，对已凝固的浆液进行钻孔以在左右方向上间隔设置多个第一上终孔、多个第一中终孔和多个第一下终孔，且注浆后的多个注浆区域在左右方向上间隔布置，通过浆液扩散半径确定多个第一上终孔、多个第一中终孔和多个第一下终孔在左右方向上的间距。
[0010]在一些实施例中，安装多个注浆管道，使多个注浆管道的出口与多个第一上终孔、多个第一中终孔和多个第一下终孔一一对应连通。
[0011]在一些实施例中，在注浆充填时对浆液添加早强剂或促凝剂。
[0012]在一些实施例中，通过钻机在煤柱的下方钻孔以布置多个排水孔，多个第一上终孔在左右方向上交错布置，多个第一中终孔在左右方向上交错布置，多个第一下终孔在左
右方向上交错布置。
[0013]在一些实施例中，在注浆结束后，将排水孔封堵，并将注浆管道封堵。在注浆结束后，对注浆后的采空区进行压力测试。
[0014]在一些实施例中，在充填前确定井下采空区注浆浆液总量Vo，
[0015]且Vo满足公式：Vo＝Ao
×
ΔV
×
η
÷
C，Vo为注浆总量(m3),ΔV为采空区剩余空洞体积(m3)，Ao为浆液补充系数，C为浆液结石率,
[0016]其中，1.2≤Ao≤1.5，0.5≤C≤0.95；
[0017]对浆液搅拌前进行配比，浆液包括水、水泥和粉煤灰混合搅拌形成，
[0018]其中水的质量可表示为：
[0019]其中水泥的质量可表示为：
[0020]其中粉煤灰的质量可表示为：
[0021]其中，α为浆液中水所占体积比例，β为浆液中水泥所占体积比例，γ为浆液中粉煤灰所占体积比例，Wa为水质量，Wa单位为kg，Wb为水泥质量，Wb单位为kg，Wc为粉煤灰质量，Wc单位为kg，La为水的密度，La单位为kg/m3，Lb为水泥密度，Lb单位为kg/m3，Lc为粉煤灰密度，Lc单位为kg/m3，S为采空区湿度；
[0022]对浆液进行搅拌以形成浆液，对采空区进行注浆，注浆压力Po可表示为：其中Pa为采空区气体压力，单位kPa，θ为注浆管道与采空区地面之间的夹角。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例的井下采空区注浆充填钻孔方法中采空区的剖视图。
[0024]图2是图1是本专利技术实施例的井下采空区注浆充填钻孔方法中采空区的俯视图。
[0025]图3是图1是本专利技术实施例的井下采空区注浆充填钻孔方法中注浆管道的示意图。
[0026]附图标记：
[0027]第一上终孔1，第一中终孔2，第一下终孔3，
[0028]冒落带4，注浆管道5，运输巷道6，采空区7，钻机8。
具体实施方式
[0029]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]本专利技术实施例的井下采空区注浆充填钻孔方法包括：通过实验确定浆液上下扩散半径，在运输巷道通过钻机穿过煤柱对采空区内的岩石进行钻孔以形成在上下方向上间隔布置的第一上终孔1、第一中终孔2和第一下终孔3，通过第一上终孔1、第一中终孔2和第一下终孔3对采空区进行注浆以形成注浆区域。
[0031]具体地，如图1和图2所示，通过实验确定浆液上下扩散半径，即浆液在采空区内的沿上下方向上的扩散半径，例如，可以将第一上终孔1距离冒落带4的距离设为浆液在采空区内的沿上下方向上的扩散半径的倍数，例如第一上终孔1在上下方向上距离冒落带4的距离设为浆液在采空区内的沿上下方向上的扩散半径的1倍或1.5倍。钻机在左右方向上钻过煤柱，进而钻机钻过煤柱，钻机对采空区的矸石等物质进行钻孔以形成第一注浆通道、第二注浆通道和第三注浆通道，
[0032]在运输巷道通过钻机穿过煤柱对采空区内的岩石进行钻孔以形成在上下方向上间隔布置的第一上终孔1、第一中终孔2和第一下终孔3，即在由上到下依次排列的为第一上终孔1，第一中终孔2和第一下终孔3，第一注浆通道的出口与第一上终孔1连通，第二注浆通道与第一中终孔2连通，第三注浆通道与第一下终孔3连通，进而对采空区进行注浆和充填，第一上终孔1、第一中终孔2和第一下终孔3可以在上下方向上同轴布置，或者，第一上终孔1、第一中终孔2和第一下终孔3可以在上下方向上交错布置，进而增加充填范围。
[0033]本专利技术的实施例的井下采空区注浆充填钻孔方法，通过在上下方向上设置第一上终孔1、第一中终孔2和第一下终孔3以向采空区进行注浆和充填，相比相关技术中采用简单的打孔注浆，可以提高充填的空间，进而提高采空区充填效率。
[0034]进一步地，通过冒落带4距离采空区地面的高度和浆液扩散半径来确定第一上终孔1距离冒落带4的间距，避免第一上终孔1距离冒落带4间距太近导致充填范围过小，通过冒落带4距离采空区地面的高度和浆液扩散半径来确定第一中终孔2距离第一上终孔1和第一下终孔3之间的间距，进而避免注浆位置过近造成充填浆液扩散范围过小，提高充填的范围和效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下采空区注浆充填钻孔方法，其特征在于，包括：通过实验确定浆液上下扩散半径；在运输巷道通过钻机穿过煤柱对采空区内的岩石进行钻孔以形成在上下方向上间隔布置的第一上终孔、第一中终孔和第一下终孔；通过第一上终孔、第一中终孔和第一下终孔对采空区进行注浆以形成注浆区域。2.根据权利要求1所述的井下采空区注浆充填钻孔方法，其特征在于，通过冒落带距离采空区地面的高度和浆液扩散半径来确定第一上终孔距离冒落带的间距；通过冒落带距离采空区地面的高度和浆液扩散半径来确定第一中终孔距离第一上终孔和第一下终孔之间的间距。3.根据权利要求2所述的井下采空区注浆充填钻孔方法，其特征在于，第一中终孔距离第一上终孔和第一下终孔之间的间距为A，且满足：[(3M
‑
r)/3]≤A≤[(5M
‑
r)/3]，其中M为冒落带距离采空区地面的高度，r为浆液上下扩散半径。4.根据权利要求3所述的井下采空区注浆充填钻孔方法，其特征在于，第一下终孔距离采空区地面的高度为B，且B≥1.5m。5.根据权利要求4所述的井下采空区注浆充填钻孔方法，其特征在于，对已凝固的浆液进行钻孔以在左右方向上间隔设置多个第一上终孔、多个第一中终孔和多个第一下终孔，且注浆后的多个注浆区域在左右方向上间隔布置，通过浆液扩散半径确定多个第一上终孔、多个第一中终孔和多个第一下终孔在左右方向上的间距。6.根据权利要求5所述的井下采空区注浆充填钻孔方法，其特征在于，安装多个注浆管道，使多个注浆管道的出口与多个第一上终孔、多个第一中终孔和多个第一下终孔一一对应连通。7.根据权利要求6所述的井下采空区注浆充填钻孔方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，李杰，陈清通，孙庆先，游超，刘志飞，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：