本发明专利技术属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种采用分区注浆的煤柱加固方法，步骤如下：在煤柱形成前通过钻孔进行取样，并测定天然含水率；在煤柱形成后、加固前，再对煤柱实施钻探取样；对煤样进行含水率进行测试，并计算现有平均含水率；对比现有和天然平均含水率，确定渗透区段；对渗透区段的煤柱中的水进行pH值测试；对钻孔进行钻孔窥视，确定裂隙赋存区段；对渗透区段进行注浆；对渗透区段以外的其他区域和裂隙赋存区段进行注浆；对裂隙赋存区段进行注浆，并完成封孔；完成煤柱加固。本发明专利技术简单易实施；可注入性好，更加节约工程量和工程周期；无高温化学反应，安全性好；针对煤柱不同区域特征，采用相应的材料注入，注浆效果更好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿开采，具体涉及一种采用分区注浆的煤柱加固方法。
技术介绍
1、我国煤炭开采常常受到煤柱隔离的已有采空区积水威胁，为了尽可能减少煤炭呆滞储量，因此煤柱留设一般只考虑满足矿山压力的影响，但若采空区中积水时间长、煤柱受力时间长，会发生局部的变形和破坏，此时再开采煤柱以外的煤柱需要对煤柱进行一定的加固，现有的加固有以下问题：
2、1)由于受到上覆岩层的压力，常规的水泥等注浆材料难以注入。
3、2)由于煤柱相对致密，因此注入的颗粒材料不容易扩散，注浆的范围有限，需要大量的钻孔。
4、3)煤柱内部有较大的分区，传统工艺采用统一的注浆方法和参数，注浆的效果难以达成。
5、4)水泥、高分子材料等水化反应温度较高，在煤层中注入，存在一定的安全隐患。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种采用分区注浆的煤柱加固方法。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种采用分区注浆的煤柱加固方法，包括如下步骤：
4、s1、在煤柱形成前通过钻孔进行取样，并测定天然含水率；
5、s2、在煤柱形成后、加固前，再对煤柱实施钻探取样；
6、s3、对步骤s2所取的煤样进行含水率进行测试，并计算每米的煤柱现有平均含水率；对比现有平均含水率和天然平均含水率，记录两者差异在20％的区段，即为渗透区段；
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p>7、s4、对渗透区段的煤柱中的水进行ph值测试；8、s5、对步骤s2的钻孔进行钻孔窥视，对窥视中裂隙赋存区段进行记录；
9、s6、对步骤s3确定的渗透区段进行注浆；
10、s7、在步骤s6进行至少7天后，对步骤s3确定的渗透区段以外的其他区域和步骤s5中确定的裂隙赋存区段进行注浆；
11、s8、在步骤s7进行至少7天后，对裂隙赋存区段进行注浆，并完成封孔；
12、s9、完成煤柱加固，能够开采相邻工作面的煤炭资源。
13、进一步地，步骤s1和s2中，钻探取样过程采用干钻，不加入冲洗液。
14、进一步地，步骤s1中，至少取3块样品进行测试，若3块样品中有1块及以上含水率与所取样品的平均含水率差值大于或等于平均含水率的20％，则重新取样，直至所有样品的含水率与平均含水率差值小于平均含水率的20％，记录此时的平均含水率，为天然平均含水率。
15、进一步地，步骤s2中，按照煤柱厚度每米取样3个及以上，最后一段不足1米也取样3个及以上；钻孔实施沿着采煤工作面的走向每隔20～40米布置1个。
16、进一步地，步骤s6中，注浆的材料为黏土、巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙和水，其中固相和液相的质量比为1:0.5～2，黏土、巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙的质量比为90～95：5～10：5～10：5～10。
17、进一步地，步骤s7中，注浆的材料为巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙和水，其中固相和液相的质量比为1:10～20，巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙的质量比例为1～2：1～2：1～2。
18、进一步地，步骤s6中，黏土应破碎并过140目及以上的筛。
19、进一步地，步骤s6和s7中，巨大芽孢杆菌粉其每克含1000亿个以上活菌。
20、进一步地，步骤s6和s7中，注浆的材料与煤柱中的水的综合ph值达到8～10；注入的工艺为每天注入1次，连续注入4次以上，每次注入的结束标准为该段在1mpa压力以上无法继续注入。
21、进一步地，步骤s8中，注浆的材料为超细水泥和水，超细水泥和水的质量比为1:0.5～2。
22、运行原理：
23、隔水煤柱在采空区水浸泡下会发生渗透，导致煤柱局部软化，另外，新开挖的巷道也会导致巷道周边一定范围内的煤体局部破坏。两边的煤柱破坏导致中部的煤柱更加应力集中，注入颗粒加固材料十分困难。因此，煤柱加固常常效果较差。本专利技术通过含水率测试确定采空区水浸泡渗透的区段，这一区段的加固目标包括隔水和加固，因此采用黏土为主进行隔水，采用微生物固化机理进行加固。微生物菌液和过140目筛的黏土都属于超细的材料，能够完成注浆，并通过反复注入来提高效果。通过钻孔窥视确定额裂隙区段，由于这里主要是对裂隙进行加固，因此可以采用超细水泥进行加固，能够更大限度的提高强度。介于两者之间的区段就是中部压实区段，这区段的可注性更差，因此通过单一的微生物菌液进行反复注入加固，而ph值对其影响较大，因此需要调节到适宜的ph值。综上，针对煤柱的不同区段介质特征，通过调节注浆的材料和方法，达到加固的目标。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
25、1)简单易实施；2)可注入性好，更加节约工程量和工程周期；3)无高温化学反应，因此有较好的安全性；4)针对煤柱不同区域特征，采用相应的材料注入，注浆效果更好。
26、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
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【技术保护点】
1.一种采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S1和S2中，钻探取样过程采用干钻，不加入冲洗液。
3.根据权利要求2所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S1中，至少取3块样品进行测试，若3块样品中有1块及以上含水率与所取样品的平均含水率差值大于或等于平均含水率的20％，则重新取样，直至所有样品的含水率与平均含水率差值小于平均含水率的20％，记录此时的平均含水率，为天然平均含水率。
4.根据权利要求3所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S2中，按照煤柱厚度每米取样3个及以上，最后一段不足1米也取样3个及以上；钻孔实施沿着采煤工作面的走向每隔20～40米布置1个。
5.根据权利要求4所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S6中，注浆的材料为黏土、巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙和水，其中固相和液相的质量比为1:0.5～2，黏土、巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙的质量比为90～95：5～10：5～10：5～10。
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p>6.根据权利要求5所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S7中，注浆的材料为巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙和水，其中固相和液相的质量比为1:10～20，巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙的质量比例为1～2：1～2：1～2。7.根据权利要求6所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S6中，黏土应破碎并过140目及以上的筛。
8.根据权利要求7所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S6和S7中，巨大芽孢杆菌粉其每克含1000亿个以上活菌。
9.根据权利要求8所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S6和S7中，注浆的材料与煤柱中的水的综合pH值达到8～10；注入的工艺为每天注入1次，连续注入4次以上，每次注入的结束标准为该段在1Mpa压力以上无法继续注入。
10.根据权利要求9所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤S8中，注浆的材料为超细水泥和水，超细水泥和水的质量比为1:0.5～2。
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【技术特征摘要】
1.一种采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤s1和s2中，钻探取样过程采用干钻，不加入冲洗液。
3.根据权利要求2所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤s1中，至少取3块样品进行测试，若3块样品中有1块及以上含水率与所取样品的平均含水率差值大于或等于平均含水率的20％，则重新取样，直至所有样品的含水率与平均含水率差值小于平均含水率的20％，记录此时的平均含水率，为天然平均含水率。
4.根据权利要求3所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤s2中，按照煤柱厚度每米取样3个及以上，最后一段不足1米也取样3个及以上；钻孔实施沿着采煤工作面的走向每隔20～40米布置1个。
5.根据权利要求4所述的采用分区注浆的煤柱加固方法，其特征在于，步骤s6中，注浆的材料为黏土、巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙和水，其中固相和液相的质量比为1:0.5～2，黏土、巨大芽孢杆菌粉、尿素、氯化钙的质量比为9...
【专利技术属性】
技术研发人员：高颖，白如鸿，李涛，范立民，孙强，孙魁，杨军伟，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：发明
国别省市：
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