一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，包括以下步驟：1）在采煤工作面回風(fēng)巷順槽每隔50-60米開設(shè)鉆場，在采空區(qū)裂隙帶區(qū)域定向打一排高位鉆孔；2）采用袋裝雙料馬麗散封孔袋固定瓦斯抽放管并注水泥漿的方法封住高位鉆孔，同時連接抽放管路；3）待采煤工作面回采至鉆場10-15米距離時，停止抽采瓦斯；4）將高位鉆外的瓦斯抽放管切割掉，并依次向高位鉆孔內(nèi)注入水泥水玻璃，注漿結(jié)束后堵住孔口；5）待全部注漿結(jié)束后，并在采煤工作面回采至該鉆場時連接下一個鉆場內(nèi)的高位鉆孔抽采瓦斯；本發(fā)明通過對高位鉆孔的重復(fù)利用，能夠降低采空區(qū)瓦斯涌出、降低采空區(qū)火災(zāi)危害、控制地表沉陷、減少工作面漏風(fēng)等問題。
【專利說明】一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤炭開采領(lǐng)域，具體是一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國高瓦斯礦井很多，且多數(shù)為井工開采，在煤炭井下采煤過程中，多數(shù)高瓦斯煤礦都遇到了工作面上隅角瓦斯超限、采空區(qū)火災(zāi)和采空區(qū)地表沉陷的現(xiàn)象，嚴(yán)重制約著煤礦的高效開采，如何經(jīng)濟高效的治理這些采礦過程中的危害是一個技術(shù)難題。
[0003]我國礦井“三下”壓煤量約140億噸，所述的“三下”指的是建筑物下、鐵路下和水體下采煤方法。其中建筑物下煤礦大約90億噸，如何合理的開采建筑物下的煤體、并且能較少地因地表沉降造成建筑物的損害，如何保證開采影響范圍內(nèi)的建筑物和鐵路不致遭到破壞、開采范圍內(nèi)的水體不致大量涌入井下而發(fā)生突水事故，如何減少開采對保護(hù)對象的有害影響，還沒有有效解決。
[0004]目前大多數(shù)方法是充填開采，大都因成本過高而不能推廣，并且此方法常常出現(xiàn)采空區(qū)瓦斯涌出、發(fā)生采空區(qū)火災(zāi)危害、地表沉陷、工作面漏風(fēng)等災(zāi)害性問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，能夠降低采空區(qū)瓦斯涌出、降低采空區(qū)火災(zāi)危害、控制地表沉陷、減少工作面漏風(fēng)等災(zāi)害性問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，包括以下步驟，
1)在采煤工作面回風(fēng)巷順槽每隔50-60米開設(shè)一個鉆場，由鉆場向采空區(qū)上方的采空區(qū)裂隙帶區(qū)域定向打一排高位鉆孔；所述的高位鉆孔的終孔位置等高，終孔位置的高度在采空區(qū)裂隙帶的中下部、并且在垂直于回風(fēng)巷順槽的一條直線上，相鄰孔尾之間的距離相等;
2)采用袋裝雙料馬麗散封孔袋固定瓦斯抽放管并注水泥漿的方法封住高位鉆孔，同時連接抽放管路，以抽取采空區(qū)裂隙帶內(nèi)的瓦斯；
3)待采煤工作面回采至鉆場10-15米距離時，停止抽采瓦斯；
4)將高位鉆孔外的瓦斯抽放管切割掉，并利用礦用混凝土泵車依次向每個高位鉆孔內(nèi)注入水泥水玻璃速凝材料，注漿壓力為3 Mpa _5Mpa，每個高位鉆孔注漿結(jié)束后用棉紗堵住孔口 ；
5)待全部注漿結(jié)束后，清洗礦用混凝土泵車，并在采煤工作面回采至該鉆場時連接下一個鉆場內(nèi)的高位鉆孔抽采裂隙帶的瓦斯，重復(fù)步驟1)、2)、3)，繼續(xù)下一個循環(huán)的作業(yè)，直至該工作面回采結(jié)束，使采空區(qū)形成多個分割充填條帶。
[0007]所述的高位鉆孔的直徑為94mm或110mm，孔位間距為12_15m。
[0008]所述的填入高位鉆孔中的瓦斯抽放管的直徑為72-78_。
[0009]所述的步驟4)中水泥的水灰比為1、水玻璃的波美度為39Be’、水泥水玻璃的體積比為1:1，初凝時間60s，終凝時間180s。
[0010]所述的每個高位鉆孔的總注漿量為5-10m3。
[0011]與現(xiàn)有的填充方法相比:本發(fā)明通過對高位鉆孔的重復(fù)利用，即可以利用高位鉆孔解決在采煤過程中采空區(qū)向工作面瓦斯涌出的問題，又可以對即將“報廢”的高位鉆孔加以利用，通過注入廉價的水泥、水玻璃材料，將采空區(qū)進(jìn)行條帶灌漿充填，注漿材料從裂隙帶流出并向下部裂縫灌入且迅速凝固，能有效將鉆孔孔尾以下的裂隙帶和冒落袋中的裂縫進(jìn)行有效的充填，通過數(shù)個高位鉆孔的注漿能將固結(jié)的巖體連接成一個條帶，對采空區(qū)起到分割作用；
既能減少漏風(fēng)和采空區(qū)遺煤自燃發(fā)火向工作面涌出危險氣體的危害，又能減少地表的沉降，同時還能有效的減少上臨近層瓦斯通過采空區(qū)裂隙帶向工作面涌出，為一種經(jīng)濟、高效、相對簡單的控制采礦危害的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視圖；
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0013]圖中:1、采煤工作面，2、鉆場，3、高位鉆孔，4、采空區(qū)，5、采空區(qū)冒落袋，6、采空區(qū)裂隙帶，7、進(jìn)風(fēng)巷，8、回風(fēng)巷。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1和圖2所示，以山西某煤礦工作面為例，該煤礦工作面長度為120米，煤層厚度為4.2米，采用“U”型通風(fēng)方式，回采期間工作面上隅角瓦斯超限頻繁，同時伴隨采空區(qū)火災(zāi)危害，地表沉降和地表裂縫現(xiàn)象明顯，圖中:采空區(qū)冒落帶5指的是采煤過后上部頂板石頭砸落下了的巖體部分，它和采空區(qū)裂隙帶6是照應(yīng)的。
[0016]I)首先在采煤工作面I回風(fēng)順槽每隔50-60米開設(shè)一個鉆場2，由鉆場2向采空區(qū)4上方采空區(qū)裂隙帶6區(qū)域定向打一排共8個高位鉆孔，根據(jù)冒落袋和導(dǎo)氣帶的高度經(jīng)驗計算公式，根據(jù)冒落袋的高度經(jīng)驗計算公式H=M/(K-1) cos α，其中M為煤層厚度m ;Κ上覆巖層碎漲系數(shù)；α為煤層傾角；可以算得:
冒落袋高度高為16.88米，根據(jù)煤層傾角、鉆孔長度、工作面周期來壓步距、頂板巖性等，最終確定高位鉆孔3的孔尾高度為24米，高位鉆孔3的終孔位置等高，終孔位置的高度在采空區(qū)裂隙帶6的中下部，并且在垂直于回風(fēng)巷8順槽的一條直線上，相鄰孔尾之間的距離近似為15米，高位鉆孔的直徑為90-100mm，孔位間距為12_15m，進(jìn)風(fēng)巷7是和回風(fēng)巷8相照應(yīng)；
2)采用袋裝雙料馬麗散封孔袋固定瓦斯抽放管，同時插入一根注漿管并注水泥漿的方法封孔，封孔深度為8米，并連接抽放管路，瓦斯抽放管的直徑為72-78mm，以抽取采空區(qū)裂隙帶6內(nèi)的瓦斯，袋裝雙料馬麗散或者聚氨酯指的是一種封孔材料，和水泥共同使用封孔用的； 3)待采煤工作面I回采至鉆場10-15米距離時，停止抽采裂隙帶內(nèi)的瓦斯；
4)將高位鉆孔3外的瓦斯抽放管切割掉，并利用礦用混凝土泵車依次向每個高位鉆孔3內(nèi)注入水灰比為1:1的水泥漿，同時伴注波美度為39Be’的水玻璃材料，注漿壓力為5Mpa，單孔注漿量共計Sm3，注漿結(jié)束后用棉紗堵住高位鉆孔3 ;
5)全部鉆孔注漿結(jié)束后，清洗礦用混凝土泵車，并在采煤工作面I回采至該鉆場2時連接下一個鉆場內(nèi)的高位鉆孔3抽采采空區(qū)裂隙帶6內(nèi)的瓦斯，重復(fù)步驟1)、2)、3)，繼續(xù)下一個循環(huán)的作業(yè)，直至該采煤工作面I回采結(jié)束，使采空區(qū)4形成多個分割充填條帶。
[0017]通過以上步驟，本發(fā)明通過注入廉價的水泥、水玻璃材料，將采空區(qū)4進(jìn)行條帶灌漿充填，注漿材料從采空區(qū)裂隙帶6流出并向下部裂縫灌入且迅速凝固，能有效將高位鉆孔3孔尾以下的采空區(qū)裂隙帶6和采空區(qū)冒落袋5中的裂縫進(jìn)行有效的充填，通過數(shù)個高位鉆孔3的注漿能將固結(jié)的巖體連接成一個條帶，對采空區(qū)4到分割作用；
既能減少漏風(fēng)和采空區(qū)4遺煤自燃發(fā)火向采煤工作面I涌出危險氣體的危害，又能減少地表的沉降，同時還能有效的減少上臨近層瓦斯通過采空區(qū)裂隙帶6向工作面涌出，為一種經(jīng)濟、高效、相對簡單的控制采礦危害的方法。
【權(quán)利要求】
1.一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)在采煤工作面(I)回風(fēng)巷(8)順槽每隔50-60米開設(shè)一個鉆場(2 )，由鉆場(2 )向采空區(qū)(4)上方的采空區(qū)裂隙帶(6)區(qū)域定向打一排高位鉆孔(3);所述的高位鉆孔(3)的終孔位置等高，終孔位置的高度在采空區(qū)裂隙帶(6)的中下部、并且在垂直于回風(fēng)巷(8)順槽的一條直線上，相鄰孔尾之間的距離相等； 2)采用袋裝雙料馬麗散封孔袋固定瓦斯抽放管并注水泥漿的方法封住高位鉆孔(3)，同時連接抽放管路，以抽取采空區(qū)裂隙帶(6)內(nèi)的瓦斯； 3)待采煤工作面(I)回采至鉆場(2)10-15米距離時，停止抽采瓦斯； 4)將高位鉆孔(3)外的瓦斯抽放管切割掉，并利用礦用混凝土泵車依次向每個高位鉆孔(3)內(nèi)注入水泥水玻璃速凝材料，注漿壓力為3 Mpa _5Mpa，每個高位鉆孔(3)注漿結(jié)束后用棉紗堵住孔口； 5)待全部注漿結(jié)束后，清洗礦用混凝土泵車，并在采煤工作面(I)回采至該鉆場(2)時連接下一個鉆場內(nèi)的高位鉆孔(3)抽采裂隙帶的瓦斯，重復(fù)步驟1)、2)、3)，繼續(xù)下一個循環(huán)的作業(yè)，直至該采煤工作面(I)回采結(jié)束，使采空區(qū)(4)形成多個分割充填條帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，其特征在于，所述的高位鉆孔(3)的直徑為94mm或110mm，孔位間距為12_15m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，其特征在于，所述的填入高位鉆孔(3)中的瓦斯抽放管的直徑為72-78_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，其特征在于，所述的步驟4)中水泥的水灰比為1、水玻璃的波美度為39Be’、水泥水玻璃的體積比為1:1，初凝時間60s，終凝時間180s。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用高位鉆孔注漿控制多種煤礦開采災(zāi)害的方法，其特征在于，所述的每個高位鉆孔(3)的總注漿量為5-10m3。
【文檔編號】E21F7/00GK104481540SQ201410521374
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】任青山, 艾德春, 陳才賢, 李健, 劉鴻, 劉永志, 梁華杰, 湯鑄, 趙忠義 申請人:六盤水師范學(xué)院