一种强承压含水层深埋条件下煤矿采空区灌浆孔止浆工艺的制作方法

本发明属于采空区注浆技术领域，具体涉及一种强承压含水层深埋条件下煤矿采空区灌浆孔止浆工艺。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，基础设施建设不断完善，土地资源加速紧缺。与此同时，能源需求越来越大，井田开发由点到面、由浅到深，采空区面积不断加大。两者的冲突导致越来越多的工程建设不可避免的遇到采空区地基，严重危害上部建(构)筑物的建设与安全运营。随着矿井的深层次开发，由此产生的采空区越来越复杂，治理难度越来越大。

目前，在采空区治理过程中，白垩系下统洛河组全段含水，该层平均厚度为280m，采空区平均埋深超过500m。强承压含水层被打穿后，承压水通过钻孔大量流向矿井，严重影响井下安全生产，同时承压水对浆液具有稀释、冲散作用，严重影响采空区充填注浆质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种强承压含水层深埋条件下煤矿采空区灌浆孔止浆工艺，避免了承压水通过钻孔大量流入矿井，影响井下安全生产，同时可避免承压水稀释、冲散浆液。

本发明所采用的技术方案是，一种强承压含水层深埋条件下煤矿采空区灌浆孔止浆工艺，具体按照以下步骤实施：

步骤1，成孔，钻孔开孔孔径为φ130mm，松散覆盖层采用泥浆护壁，基岩段采用清水钻进，钻至穿过含水层以下10m位置变径至终孔，变径孔径不小于φ91mm；

步骤2，成孔后，迅速下入注浆管，注浆管外壁绑扎导管，注浆管对应钻孔变径位置双面焊接钢托盘，在钢托盘与导管底口之间浇入水泥净浆固定，下完注浆管，焊接孔口法兰盘包扎待注浆；

步骤3：通过孔口法兰盘接注浆管道注浆，注浆开始前及每次注浆倒孔时用清水洗孔15min，注浆结束时达到终孔标准，注浆结束。

本发明的特点还在于，

步骤1中，终孔孔底以上50m范围内采取岩芯。

步骤2中，煤层底板以上50m焊接花管。

注浆管为dn40焊接钢管。

步骤2中，导管底口与钢托盘的距离为15～20m。

本发明的有益效果是：

本发明可有效避免承压水通过钻孔大量流入矿井，影响井下安全生产，同时可避免承压水稀释、冲散浆液；孔底采取岩芯可以防止岩粉沉淀阻塞注浆通道；花管可防止钻孔下部受注层坍塌，提高注浆充填效果。

附图说明

图1是本发明一种强承压含水层深埋条件下煤矿采空区灌浆孔止浆工艺中成孔的结构示意图。

图中，1.松散覆盖层，2.上隔水层，3.透水层，4.下隔水层，5.采空影响层，6.采空区，7.煤柱，8.煤层底板；9.法兰盘，10.注浆管，11.导管，12.水泥浆，13.钢托盘，14.导水裂隙带，15.花管，16.垮落带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种强承压含水层深埋条件下煤矿采空区灌浆孔止浆工艺，如图1所示，该孔结构由上至下包括松散覆盖层(1)、上隔水层(2)、透水层(3)、下隔水层(4)以及采空影响层(5)；

具体按照以下步骤实施：

步骤1，成孔，钻孔开孔孔径为φ130mm，松散覆盖层(1)采用泥浆护壁，基岩段采用清水钻进，钻至穿过含水层以下10m位置变径至终孔，变径孔径不小于φ91mm，终孔孔底以上50m范围内采取岩芯；

步骤2：成孔后，迅速下入注浆管(10)，注浆管(10)管外壁绑扎导管(11)，注浆管(10)对应钻孔变径位置双面焊接钢托盘(13)，煤层底板(8)以上50m焊接花管(15)，钢托盘(13)上部15m～20m通过导管(11)浇入1：1水泥净浆(12)固定，即钢托盘(13)与导管(11)底口之间浇注有水泥净浆；下完注浆管(10)，焊接孔口法兰盘(9)包扎待注浆；

注浆管(10)为dn40焊接钢管(外径为48.3mm，壁厚为3.5mm)，钢托盘(13)的外径120mm，内径49mm，厚度20mm；

导管(11)底口与钢托盘(13)的距离为15～20m；

花管(15)的管长为50m；

导管(11)的直径为20mm；

步骤3：通过孔口法兰盘(9)接注浆管道注浆，注浆开始前及每次注浆倒孔时用清水洗孔15min，注浆结束时达到终孔标准，注浆结束。

本发明的煤矿采空区灌浆孔止浆工艺中，在终孔孔底以上50m范围内取芯，采取岩芯的目的是避免岩粉沉淀堵塞注浆通道、揭露关键地层及评价前序次钻孔注浆效果。同时，在煤层底板以上50m采用花管，可有效防止钻孔底部关键受注层位塌孔对注浆的影响，提高深孔利用率。

实施例

某水库库区下伏采空区治理工程，采空区由综采形成，采4^-2煤一层，顶板管理方式为自由垮落式，采空区平均埋深510m，煤层厚度为7.1m，采空区上覆基岩中存在一层白垩系下统洛河组透水层。注浆钻孔分为全孔取芯先导性钻孔及一般注浆孔两类。采用“一次成孔、自下而上、间歇式全部充填”工艺，具体实施步骤如下：

(1)钻孔施工：其包括孔位测量、钻机安装、钻进成孔、浇筑注浆管四个步骤；

①孔位测量：注浆钻孔应采用rtk或全站仪等测量仪器按照工程设计孔位坐标进行逐点实地放样，钻孔实际位置偏差不应超过设计位置0.5m；

②安装钻机：平整场地，安装钻机，调平机架、机体，准备钻具，备好套管、钻头以及钻杆、岩芯管、钻孔报表等；

③钻进成孔：采用φ130mm开孔，松散覆盖层(1)中采用泥浆护壁，基岩段采用清水钻进，钻至穿过透水层(3)到达下隔水层(4)10m位置，变径为不小于φ91mm至终孔，最后50m采取岩芯；

(2)浇筑注浆管；

成孔后，下入注浆管(10)，注浆管(10)管外绑扎塑料导管(11)，注浆管(10)对应钻孔变径位置安装钢托盘(13)，煤层底板(8)以上50m焊接花管(15)，钢托盘(13)上部15m通过导管(11)浇入1：1水泥净浆(12)封孔，下完注浆管(10)，焊接注浆管(10)的法兰盘(9)包扎待注浆；

(3)注浆施工：注浆浆液为水泥粉煤灰浆，水泥粉煤灰浆由质量比为2：8的水泥与粉煤灰混合而成；注浆结束标准为达到0.5mpa，泵量小于50l/min，超过15min；

注浆开始前及每次注浆倒孔时用清水洗孔15min，确保孔内注浆管路畅通；

采用钢托盘及水泥浆将注浆管固定在下隔水层，避免承压水从孔内大量流入矿井，从而影响矿井安全生产；浆液从注浆管压入受注层，与承压水分离，保证注浆充填质量。孔底以上50m采取岩芯，可避免岩粉沉淀堵塞注浆通道、揭露关键地层及评价先序钻孔注浆效果。煤层底板以上50m采用花管，可有效避免塌孔对注浆的影响，提高钻孔利用效率，增强注浆均匀性。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种强承压含水层深埋条件下煤矿采空区灌浆孔止浆工艺，具体为：首先，成孔，钻孔开孔孔径为Φ130mm，松散覆盖层采用泥浆护壁，基岩段采用清水钻进，钻至穿过含水层以下10m位置变径至终孔；成孔后，迅速下入注浆管，注浆管管外壁绑扎导管，下完注浆管，焊接孔口法兰盘包扎待注浆；最后，通过孔口法兰盘接注浆管道注浆，注浆开始前及每次注浆倒孔时用清水洗孔15min，注浆结束时达到终孔标准，注浆结束。该方法可有效避免承压水通过钻孔大量流入矿井，影响井下安全生产，同时可避免承压水稀释、冲散浆液。

技术研发人员：刘小平;李宁;刘新星
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2019.01.22
技术公布日：2019.05.21