一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方法
【专利摘要】本发明提供一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方法，包括在矿井裂隙涌水处钻引水孔、在裂隙涌水带的两侧钻注浆孔、在注浆孔中安装注浆管、将注浆管与注浆孔之间的间隙用锚固剂进行填充、在注浆管的顶端口内安装止浆塞，通过管道将止浆塞与注浆泵连接进行注浆。本发明的注浆方法使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性；同时在矿井裂隙处形成隔水保护圈，防止地下水外泄并减轻矿井结构外水压力，最终使地下水在围岩之外寻求通路并建立新的平和衡，使地下水位得以恢复并长期得以保持，很好地保护了地下水环境。
【专利说明】一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤矿开采【技术领域】，尤其涉及一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵 水方法。
【背景技术】
[0002] 在煤矿开采过程中形成的地下矿井由于采用重型机械化作业，或由于地质运动而 造成了相互交错、连通的裂隙，并且沿裂隙出现大面积股状涌水，涌水自矿井的拱顶沿裂隙 倾泄而下，恶化了施工环境，对工作人员与机械都带来严重的不利影响。
[0003] 注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其 扩散、凝固和硬化，从而使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性；同时在矿井裂隙处形 成隔水保护圈，防止地下水外泄并减轻矿井结构外水压力，最终使地下水在围岩之外寻求 通路并建立新的平和衡，使地下水位得以恢复并长期得以保持。所以注浆堵水同时达到封 堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。但目前多采用先灌 注惰性材料（如砂、炉渣、砾石、锯末等）充填过水通道、缩小过水断面、增加浆液流动阻力、 减少跑浆，然后灌注快凝水泥一水玻璃浆液，再用强度较高的化学浆进一步封堵。现有的注 浆堵水方法不仅效率低，而且化学浆料污染了地下水，从而严重地破坏了地下水环境。
【发明内容】
[0004] 本发明就是要解决上述不足，提供一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方 法。
[0005] 为了达到上述效果，本发明提供一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方法， 包括如下步骤：
[0006] (1)在矿井裂隙涌水处钻引水孔，将涌出的水引走，并将涌水处周围的松软泥质充 填物推走；
[0007] (2)在裂隙涌水带的两侧各钻两排梅花型的注浆孔；
[0008] (3)在（2)中钻好的注浆孔中安装注浆管，所述注浆管的顶部露出注浆孔外部不 小于30厘米；
[0009] (4)在注浆管与注浆孔之间的间隙用锚固剂进行填充；
[0010] (5)在注浆管的顶端口内安装止浆塞，通过管道将止浆塞与注浆泵连接后，按 0. 5_2MPa的注浆压力向注浆管内进行注浆。
[0011] 进一步，所述步骤（2)中注浆孔是用风钻间隔地隔孔进行钻孔，注浆孔的钻孔顺 序是先从矿井的底部与两侧部的夹角处开始，然后向顶部按顺序进行，最后在底部。
[0012] 进一步，所述步骤（2)中相邻注浆孔之间的距离为1-1. 5米。
[0013] 进一步，所述步骤（3)中的注浆管为一钢管，所述钢管的前端为锥形、后端外固定 一层加强筋；所述钢管的中部管壁上呈梅花状开设有降压孔。
[0014] 进一步，所述步骤（5)中的注浆是钻一孔注一孔，一孔注浆完后再钻另一孔。
[0015] 本发明的注浆堵水的方法是首先应按照从边墙、拱部到底部找准裂隙位置，再在 裂隙涌水处钻引水孔，将水引走，并将涌水处周围的松软泥质充填物推走；然后沿裂隙涌水 带为中心布置钻孔，在涌水带两侧各分两排呈梅花型布置，钻成一个孔立即安装注浆管，注 浆管外露长度一般不小于30cm，以便连接孔口阀门和注浆管路，注浆管与注浆孔段外侧裂 隙用锚固剂封堵，注浆管管口设置止浆塞，通过管道注浆泵连接并采用分段注浆，即以每条 裂隙涌水带作为一个注浆循环向前推进，从两边墙往拱顶顺序注浆，然后再底板孔注浆。
[0016] 注浆时的浆液注入量是根据扩散半径和岩裂隙率进行计算的，其公式为：
[0017] Q = r2AHn β
[0018] 式中Q_浆液注入量，m3 ;
[0019] r-楽液扩散半径，m ;
[0020] η-裂隙率，％
[0021] Η-注浆段高，m;
[0022] β -浆液在裂隙内有效充填系数，0. 9?0. 95 ;
[0023] Α-浆液消耗系数，一般取L 2?L 3。
[0024] 注浆结束标准一般是用两个指标表示；一是最终吸浆量，即注浆注至最后的允许 吸浆量；另一个是达到设计压力时（即终压时）的持续时间。从理论上讲，最终吸浆量是越 小越好，最理想的情况是注至完全不吸浆，但难以做到，故结束标准是注浆压力达到设计终 压，一般为受注含水层水压的1. 6?2. 5倍，吸浆量小于80L/min，时间不少于30min即可。
[0025] 所以本发明的注浆方法使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性；同时在矿井 裂隙处形成隔水保护圈，防止地下水外泄并减轻矿井结构外水压力，最终使地下水在围岩 之外寻求通路并建立新的平和衡，使地下水位得以恢复并长期得以保持，很好地保护了地 下水环境。
【具体实施方式】
[0026] 实施例一：
[0027] -种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方法，包括如下步骤：
[0028] (1)在矿井裂隙涌水处钻引水孔，将涌出的水引走，并将涌水处周围的松软泥质充 填物推走；
[0029] (2)在裂隙涌水带的两侧，用风钻间隔地隔孔钻孔形成两排注浆孔，注浆孔在涌水 带两侧成梅花型；相邻注浆孔之间的距离为1米；注浆孔的钻孔顺序是先从矿井的底部与 两侧部的夹角处开始，然后向顶部按顺序进行，最后在底部。
[0030] (3)在（2)中钻好的注浆孔中安装注浆管，所述注浆管的顶部露出注浆孔外部为 30厘米；所述注浆管为一钢管，所述钢管的前端为锥形、后端外固定一层加强筋；所述钢管 的中部管壁上呈梅花状开设有降压孔。
[0031] (4)在注浆管与注浆孔之间的间隙用锚固剂进行填充；
[0032] (5)在注浆管的顶端口内安装止浆塞，通过管道将止浆塞与注浆泵连接后，按 0. 5MPa的注浆压力向注浆管内进行注浆；钻一孔注一孔，一孔注浆完后再钻另一孔。
[0033] 实施例二：
[0034] 一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方法，包括如下步骤：
【权利要求】
1. 一种用于保护地下水环境的矿井注浆堵水方法，其特征在于：包括如下步骤： (1) 在矿井裂隙涌水处钻引水孔，将涌出的水引走，并将涌水处周围的松软泥质充填物 推走； (2) 在裂隙涌水带的两侧各钻两排梅花型的注浆孔； (3) 在（2)中钻好的注浆孔中安装注浆管，所述注浆管的顶部露出注浆孔外部不小于 30厘米； (4) 在注浆管与注浆孔之间的间隙用锚固剂进行填充； (5) 在注浆管的顶端口内安装止浆塞，通过管道将止浆塞与注浆泵连接后，按 0. 5-2MPa的注浆压力向注浆管内进行注浆。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2)中注浆孔是用风钻间隔地 隔孔进行钻孔，注浆孔的钻孔顺序是先从矿井的底部与两侧部的夹角处开始，然后向顶部 按顺序进行，最后在底部。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤⑵中相邻注浆孔之间的距离 为1-1. 5米。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3)中的注浆管为一钢管，所述 钢管的前端为锥形、后端外固定一层加强筋；所述钢管的中部管壁上呈梅花状开设有降压 孔。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（5)中的注浆是钻一孔注一孔， 一孔注浆完后再钻另一孔。
【文档编号】E21B33/13GK104060964SQ201410249448
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】丁涛 申请人:丁涛