專利名稱：煤礦井下砂巖裂隙承壓水封堵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦井下治水技術(shù)。
背景技術(shù)：
我國華北石炭二疊紀(jì)煤田的基底是中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖，煤系地層主要為新生界松散沉積下部的河流相和山麓沖洪積相砂礫含水層，在開采上組煤時(shí)面臨著水量大、水壓大、 水源靜儲(chǔ)量大的水害問題。例如，山東某煤礦位于黃河北部，其二采區(qū)二采進(jìn)風(fēng)上山自2008年5月29日出水，其中位于迎頭左肩窩處出水點(diǎn)最大出水量150m3/h，整個(gè)迎頭最大出水量224m3/h，水壓最大達(dá)到3MPa，致使巷道無法施工，停止掘進(jìn)。至2008年9月19日才堵水成功，累計(jì)出水時(shí)間110天，，累計(jì)出水量468700立方，屬典型的頂板砂巖裂隙水害類型。目前，對(duì)于煤礦井下一般的出水最有效治理方法分別為一是打鉆雙液注漿法， 在實(shí)際實(shí)施過程中由于水量大、水壓大、裂隙發(fā)育，跑漿嚴(yán)重，效果不明顯，出水沒有得到控制；二是砌擋水墻法，該方法施工費(fèi)用較大，施工工期長，無法滿足實(shí)際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有防治水技術(shù)效果不明顯、施工費(fèi)用較大、施工工期長和無法滿足實(shí)際需要的缺陷，提供一種探、堵、注三位一體防治水技術(shù)+疏綜合防治水技術(shù)進(jìn)行實(shí)施的砂巖裂隙承壓水封堵方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明水封堵方法步驟如下第一步選用瞬變電磁技術(shù)超前探測(cè)巷道富水壓瞬變電磁法或稱時(shí)間域電磁法(Time domain electromagnetic methods),簡(jiǎn)稱 TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)的方法，有效探測(cè)井下掘進(jìn)巷道前方隱伏含水異常體，圈定出富水區(qū)域，標(biāo)出了裂隙發(fā)育方向；簡(jiǎn)單地說，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應(yīng)定律；瞬變電磁法具有測(cè)距大、對(duì)水敏感、定向性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效探測(cè)井下掘進(jìn)巷道前方隱伏含水異常體，圈定出富水區(qū)域，標(biāo)出了裂隙發(fā)育方向，為下一步成功治理水害奠定了基礎(chǔ)。第二步將迎頭主要出水點(diǎn)使用雙液注漿法強(qiáng)行堵住，防止下一步注漿時(shí)注漿液從出水點(diǎn)跑出。首先根據(jù)迎頭裂隙的大小、深度，加工不同規(guī)格的注漿管，并對(duì)注漿管周圍采用棉紗加速凝劑進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)迎頭主要出水點(diǎn)進(jìn)行初步雙液注漿封堵，防止進(jìn)行深部注漿時(shí)漏漿，提高注漿效果。第三步使用鉆機(jī)對(duì)前期瞬變電磁勘探的富水區(qū)施工深部注漿鉆孔，進(jìn)行由外到里，由淺到深的立體注漿，將富水區(qū)裂隙全部注實(shí)，使巷道強(qiáng)度大大增加強(qiáng)，裂隙面基本注實(shí)，具備了繼續(xù)掘進(jìn)的條件。
第四步注漿后施工巷道，待巷道安全穿過了富水區(qū)后，在不影響正常施工的地點(diǎn)開硐室，在硐室內(nèi)施工放水孔，進(jìn)行疏排水，以達(dá)到分散迎頭水量、水壓的目的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I、施工工期短。山東某煤采用該項(xiàng)技術(shù)，僅僅在不到3個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，迎頭就具備了繼續(xù)施工的條件，大大緩解了全礦生產(chǎn)接續(xù)緊張的狀況。2、技術(shù)投入成本低，成果見效快。山東某煤利用該項(xiàng)技術(shù)從前期調(diào)研到堵水成功， 共投入成本約20萬元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于從地面打孔注漿(120萬)和打擋水墻(50萬)的費(fèi)用，但見效較快，從開始注漿到具備正常掘進(jìn)條件，僅用不到三個(gè)月的時(shí)間，達(dá)到了投資少、見效快的要求。3、產(chǎn)生的社會(huì)效益該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，不僅為煤礦節(jié)約了排水成本，而且為以后防治頂板砂巖裂隙承壓水提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，具有較廣闊的社會(huì)推廣前景，產(chǎn)生的社會(huì)效益也是巨大的。
具體實(shí)施例方式下面以山東濟(jì)陽某礦井為例進(jìn)一步說明技術(shù)方案。2010年，該礦井開拓大巷西翼回風(fēng)大巷掘進(jìn)至W40#導(dǎo)線點(diǎn)前40米時(shí)揭露砂巖裂隙承壓水富水區(qū)，巷道無法正常生產(chǎn)，影響礦井三采區(qū)開拓大巷的施工。針對(duì)以上情況，該礦采用本發(fā)明“探、堵、注”三位一體治水技術(shù)+疏綜合防治水技術(shù)，首先采用瞬變電磁技術(shù)對(duì)巷道前方進(jìn)行勘探，從而圈定主要水源來處巷道頂板40°方向和20°方向，然后采用注漿管對(duì)巷道迎頭主要出水點(diǎn)進(jìn)行了注漿封堵，再在迎頭后布置鉆孔，對(duì)主要補(bǔ)給水源進(jìn)行了超前注漿加固封堵。通過此實(shí)用技術(shù)的運(yùn)用，使巷道涌水量迅速減小，實(shí)現(xiàn)了對(duì)補(bǔ)給水源的封堵，前后僅用了不到一個(gè)月的時(shí)間，使巷道安全穿過了富水區(qū)，而后在不影響正常施工的地點(diǎn)施工放水孔，將水疏干，保證不影響其他的工作地點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下砂巖裂隙承壓水封堵方法，其特征在于，步驟如下第一步選用瞬變電磁技術(shù)超前探測(cè)巷道富水壓瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)的方法，有效探測(cè)井下掘進(jìn)巷道前方隱伏含水異常體，圈定出富水區(qū)域，標(biāo)出了裂隙發(fā)育方向；第二步將迎頭主要出水點(diǎn)使用雙液注漿法強(qiáng)行堵住，防止下一步注漿時(shí)注漿液從出水點(diǎn)跑出；首先根據(jù)迎頭裂隙的大小、深度，加工不同規(guī)格的注漿管，并對(duì)注漿管周圍采用棉紗加速凝劑進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)迎頭主要出水點(diǎn)進(jìn)行初步雙液注漿封堵，防止進(jìn)行深部注漿時(shí)漏漿，提高注漿效果；第三步使用鉆機(jī)對(duì)前期瞬變電磁勘探的富水區(qū)施工深部注漿鉆孔，進(jìn)行由外到里，由淺到深的立體注漿，將富水區(qū)裂隙全部注實(shí)，使巷道強(qiáng)度大大增加強(qiáng)，裂隙面基本注實(shí)，具備了繼續(xù)掘進(jìn)的條件；第四步注漿后施工巷道，待巷道安全穿過了富水區(qū)后，在不影響正常施工的地點(diǎn)開硐室，在硐室內(nèi)施工放水孔，進(jìn)行疏排水，以達(dá)到分散迎頭水量、水壓的目的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦井下砂巖裂隙承壓水封堵方法，它一是選用瞬變電磁技術(shù)超前探測(cè)巷道富水壓，二是將迎頭主要出水點(diǎn)使用雙液注漿法強(qiáng)行堵住，防止下一步注漿時(shí)注漿液從出水點(diǎn)跑出；三是使用鉆機(jī)對(duì)前期瞬變電磁勘探的富水區(qū)施工深部注漿鉆孔，進(jìn)行由外到里，由淺到深的立體注漿，將富水區(qū)裂隙全部注實(shí)；四是注漿后施工巷道，待巷道安全穿過了富水區(qū)后，在不影響正常施工的地點(diǎn)開硐室，在硐室內(nèi)施工放水孔，進(jìn)行疏排水。本發(fā)明不僅為煤礦節(jié)約了排水成本，而且為以后防治頂板砂巖裂隙承壓水提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，具有較廣闊的社會(huì)推廣前景。
文檔編號(hào)E21D11/38GK102606175SQ20121006230
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者卜軍, 秦文露, 蔣成, 郭濤 申請(qǐng)人:山東新陽能源有限公司