1.一種土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:包括如下步驟:
步驟一、確定注漿平面(1)的位置:將所述注漿平面(1)的位置設(shè)計(jì)為:在煤層(2)以上40-80m區(qū)間內(nèi)的巖層中,巖層強(qiáng)度與厚度乘積最大的的巖層底板下方10m處,所述煤層(2)為傾斜煤層,所述注漿平面(1)與所述煤層(2)平行設(shè)置;
步驟二、布置鉆孔:在煤層(2)開采中會(huì)確定工作面傾斜長(zhǎng)和工作面走向長(zhǎng),鉆孔采用傾斜鉆孔(3)和水平鉆孔(4)相結(jié)合的方式,所述傾斜鉆孔(3)的整體都設(shè)置在所述注漿平面(1)上,每個(gè)所述傾斜鉆孔(3)均連接有多對(duì)所述水平鉆孔(4),多對(duì)所述水平鉆孔(4)均處于不同的高度上,所述傾斜鉆孔(3)和每個(gè)所述水平鉆孔(4)之間通過(guò)曲線鉆孔(6)進(jìn)行連接,所述曲線鉆孔(6)的一端與所述傾斜鉆孔(3)連接,另一端與所述水平鉆孔(4)連接;
設(shè)計(jì)所述傾斜鉆孔(3)和所述水平鉆孔(4)的位置和參數(shù)并開始鉆孔;
步驟三、注漿:包括漿液的選擇和注漿,注漿完成后形成堅(jiān)硬人工注漿層(5),進(jìn)行煤層(2)的開采。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:所述注漿平面(1)的一側(cè)邊緣與所述煤層(2)在所述注漿平面(1)的投影的同一側(cè)的邊緣之間的距離為A=0.15hcscθ,h為煤柱高度,單位為m,θ為煤層傾角;
h的計(jì)算方法為:
當(dāng)煤層傾角θ在0~60°范圍內(nèi)時(shí),有如下三種情況:
煤層直接頂?shù)膸r石強(qiáng)度為堅(jiān)硬巖石時(shí):
煤層直接頂?shù)膸r石強(qiáng)度為中等強(qiáng)度巖石時(shí):
煤層直接頂?shù)膸r石強(qiáng)度為軟巖時(shí):
其中,H為煤層厚度,單位為m;n為分層開采的層數(shù),n在一次采全高的情況下計(jì)為1,在分層開采時(shí)計(jì)為2;
所述巖石強(qiáng)度的確定方式為:以飽和單軸抗壓強(qiáng)度為判斷標(biāo)準(zhǔn),單位為MPa;當(dāng)飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)飽>45時(shí),巖石為堅(jiān)硬巖石;當(dāng)10<f飽<45,巖石為中等強(qiáng)度巖石;當(dāng)f飽<10時(shí),巖石為軟巖;
當(dāng)煤層傾角θ大于60°時(shí),h直接確定為40m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:對(duì)鉆孔進(jìn)行注漿后,漿液的擴(kuò)散半徑為15~20m;所述鉆孔的設(shè)置方式包括在工作面傾斜長(zhǎng)方向上確定水平鉆孔(4)的布置數(shù)量和位置以及在工作面走向長(zhǎng)方向上確定傾斜鉆孔(3)的布置數(shù)量和位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:在工作面傾斜長(zhǎng)方向上所述水平鉆孔(4)的排數(shù)為x,為整數(shù),計(jì)算公式為B/t,B為注漿平面(1)的寬度,單位為m,計(jì)算公式為B=0.15·h·cscθ*2+h·cscθ=1.3h·cscθ,t為傾斜鉆孔(3)上相鄰兩對(duì)水平鉆孔(4)之間的距離,單位為m;分以下兩種情況確定x的數(shù)值:
B/t的計(jì)算結(jié)果的整數(shù)為F,如計(jì)算結(jié)果不帶小數(shù),則x=F,如計(jì)算結(jié)果帶有小數(shù),則x=F+1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:在工作面走向長(zhǎng)方向上,所述傾斜鉆孔(3)的排數(shù)為y,為整數(shù),計(jì)算公式為L(zhǎng)/2p,L為工作面走向的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,單位為m,p為所述水平鉆孔(4)的走向距離最大設(shè)計(jì)值,單位為m;分以下兩種情況確定y的數(shù)值:
L/2p的計(jì)算結(jié)果的整數(shù)為E,如計(jì)算結(jié)果不帶小數(shù),則y=E,如計(jì)算結(jié)果帶有小數(shù),則y=E+1;
計(jì)算得到在工作面走向長(zhǎng)方向上傾斜鉆孔(3)的布置數(shù)量,確定在所述注漿平面(1)上的鉆孔位置,所述傾斜鉆孔(3)和所述水平鉆孔(4)在所述注漿平面(1)上均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:所述曲線鉆孔(6)的整體結(jié)構(gòu)為半徑R=B/2x的圓環(huán)的1/4,單位為m,所述水平鉆孔(4)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/4-R,單位為m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:t為35m,工作面傾斜長(zhǎng)C為200m,工作面走向長(zhǎng)L為2000m,p為550m,接頂f飽=40MPa,煤層傾角θ為31°,H為3.6m,一次采全高,n=1,則直接頂為中等強(qiáng)度巖石,則h為51m,B為130m,計(jì)算得到y(tǒng)為2,x為4。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:在注漿過(guò)程中,前五分之三的注漿量采用第一注漿液,后五分之二的注漿量采用第二注漿液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的土型注漿鉆孔布置及注漿方法,其特征在于:
所述第一注漿液采用P·O42.5標(biāo)號(hào)的普通硅酸鹽水泥,水灰比0.55:1~0.60:1,選用3%的水玻璃作為速凝劑,選用6‰的CaCl2作為早強(qiáng)劑,百分比均為相對(duì)所述普通硅酸鹽水泥的重量百分比,注漿壓力控制在7MPa以內(nèi);
所述第二注漿液采用超細(xì)水泥,其水泥漿液中最大顆粒不超過(guò)24μm,水灰比為0.65:1~0.75:1,選用2%的水玻璃作為速凝劑,注漿壓力為11MPa。