专利名称：松软破碎煤岩定向注浆加固方法
技术领域：
本发明涉及一种松软破碎煤岩固定方法，特别是涉及一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法。
背景技术：
松软破碎煤岩由于煤层及顶、底板松软、破碎，在开采难度较大，目前针对松软破碎煤岩的开采，为防止在开采过程中出现破顶显现，需要对预开采段进行注浆加固，然而公知的注浆方式是简单地沿斜向打孔并注入高强度加固浆液形成结块层，而开采的过程又将结块的煤层破坏，这种注浆方式造成大量较昂贵浆液的浪费，增加开采成本。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法。技术方案一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，在开采面的上部，自上而下分别划分上层固定段、中层固定段和下层固定段；在各层固定段分别沿与水平面倾斜向上钻孔， 在各钻孔内插入长度不小于d的带有多孔的定压注浆管并向各定压注浆管内注入加固浆液，其中，上层和下层加固段的加固浆液A的性价比低于中层加固浆液B，开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。定压注浆管内端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量；定压注浆管外端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量。钻孔倾斜角度α的范围为8°彡α彡20°。—种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，在已开采区域的顶部靠近开采面的部位向上挖掘凹坑形成有钻孔工作区，划分凹坑所在的纵向区域为上层固定段，沿该段的端面向开采方向分别钻孔；自该上层固定段向下依次划分为中层固定段和下层固定段，在中层固定段和下层固定段的端面向开采方向分别钻孔；在各钻孔内插入长度不小于d的带有多孔的定压注浆管并向各定压注浆管内注入加固浆液，其中，上层和下层加固段的加固浆液A 的性价比低于中层加固浆液B，开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，在开采面的上部，自上而下分别划分上层固定段、中层固定段、下层固定段和虚拟段；在预开采段的中层固定段、下层固定段和虚拟段沿与水平面倾斜向上钻孔，钻孔长度不小于2d，在预开采段的中层固定段和下层固定段的钻孔内分别插入带有多孔的分段注浆管，各分段注浆管分别包括两段长度为d的独立注浆段；向中层固定段注浆管的内段注入加固浆液A，并向中层固定段注浆管的外段注入加固浆液B;向下层固定段注浆管的内段注入加固浆液B，并向下层固定段注浆管的外段注入加固浆液A ；在预开采段的虚拟段钻孔内分别插入内段带有出浆孔长度为d的注浆管，向该虚拟段注浆管内注入加固浆液A，其中加固浆液A的性价比低于加固浆液B浆料，开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。
定压注浆管内端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量；定压注浆管外端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量。钻孔倾斜角度α的范围为8°彡α彡20°。所述分段注浆管包括两段长度分别为d的出浆孔，两段之间设有隔层，在隔层上固定有一输浆管，该输浆管的一端连通于分段注浆管的内段，另一端固定在分段注浆管的外端壁上，同时位于该外端壁上安装有于分段注浆管外段连通的输浆管。加固浆液A为密树胶，加固浆液B为环氧丙酸酯。本发明的有益效果本发明通过对预开采煤层划层分段，对上层和下层注入廉价的浆液A，而对中间层注入具有高强加固作用的浆液B。在开采过程中利用三层加固，煤层不易松散破碎，开采之后的具有高强加固的浆液B顶层为中间层，下层成本低廉，随开采过程被破坏，上层位于内侧，足够支撑中间层的重力，确保开采过程不会出现破顶的同时，尽量节约昂贵的加固浆液 B的用量，从而开采成本。本发明设计合理，经实际适用，容易实施，节约成本效果显著。本发明还可以在已开采区域的顶部靠近开采面的部位向上挖掘凹坑形成有钻孔工作区，从而使钻孔能够接近水平的方向钻孔并注浆，能够形成结构稳定的层次结构。另外，还可以通过对注浆管进行改进形成分段注浆管，可以在倾斜钻孔的情况下进一步延伸钻孔距离，从而增加了每次开采段的长度。
图1是本发明加固方法结构示意图之一；图2是图1中适用的注浆管之一；图3是本发明加固方法结构示意图之二 ；图4是图3中适用的注浆管之一；图5本发明加固方法结构示意图之三；图6是图5中分段注浆管剖面结构示意图；图7是图5中仅内段带有出浆孔(出浆孔长度d)的注浆管。
具体实施例方式实施例一参见图1、图2，，图中标号1为已开采段，2为预开采段，11为已开采段的上层注浆管，14为已开采段的上层固定段，15为已开采段的中层固定段，21为预开采段的上层注浆管，22为预开采段的中层注浆管，23为预开采段的下层注浆管，24为预开采段的上层加固段，25为预开采段的中层加固段，沈为预开采段的下层加固段，34为未开采段的上层加固段，35为未开采段的中层加固段，36为未开采段的下层加固段，17为开采面顶， 18为开采面端面，20为出浆孔。一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，在开采面(端面)的上部，即预开采段的上部，自上而下分别划分上层固定段、中层固定段和下层固定段；在各层固定段分别沿与水平面倾斜向上钻孔，钻孔倾斜角度α =10°。在各钻孔内插入长度不小于d的带有多孔的定压注浆管并向各定压注浆管内注入加固浆液，其中，上层和下层加固段的加固浆液A的性价比低于中层加固浆液B，加固浆液A为密树胶，加固浆液B为环氧丙酸酯。
开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。基于以上实例，为了确保开隔层与开采面尽量保持平行前进，可以通过对定压注浆管出浆量进行控制来实现。例如，定压注浆管内端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量；定压注浆管外端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量。标号41和 42分别为小孔区和无孔区，用于表示出浆量较少。实施例二 参见图3、图4，标号与实施例一相同，不重述。该实施例的加固方法是， 在已开采区域的顶部靠近开采面的部位向上挖掘凹坑形成有钻孔工作区19，划分凹坑所在的纵向区域为上层固定段，沿该段的端面向开采方向分别钻孔；自该上层固定段向下依次划分为中层固定段和下层固定段，在中层固定段和下层固定段的端面向开采方向分别钻孔；在各钻孔内插入长度不小于d的带有多孔的定压注浆管并向各定压注浆管内注入加固浆液，其中，上层和下层加固段的加固浆液A的性价比低于中层加固浆液B，开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。加固浆液 A为密树胶，加固浆液B为环氧丙酸酯。本实施例使钻孔能够接近水平的方向钻孔并注浆，能够形成结构稳定的层次结构。实施例三参见图5、图6、图7，标号与实施例一相同，不重述，增加标号5为中上层的分段注浆管，6为中下层的分段注浆管，7为仅内段带有注浆孔(长度为d)的注浆管， 预开采虚拟段27，未开采虚拟段37。该实施例的加固方法是，在开采面的上部，自上而下分别划分上层固定段、中层固定段、下层固定段和虚拟段27 ；在预开采段的中层固定段、下层固定段和虚拟段沿与水平面倾斜向上钻孔，钻孔长度不小于2d，在预开采段的中层固定段和下层固定段的钻孔内分别插入带有多孔的分段注浆管，参见图6，各分段注浆管分别包括两段长度为d的独立注浆段；向中层固定段注浆管的内段注入加固浆液A，并向中层固定段注浆管的外段注入加固浆液B ；向下层固定段注浆管的内段注入加固浆液B，并向下层固定段注浆管的外段注入加固浆液A ；在预开采段的虚拟段钻孔内分别插入内段带有出浆孔长度为d的注浆管，参见图7，向该虚拟段注浆管内注入加固浆液A，其中加固浆液A的性价比低于加固浆液B浆料， 开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。加固浆液A为密树胶，加固浆液B为环氧丙酸酯。定压注浆管内端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量；定压注浆管外端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量。钻孔倾斜角度α的范围为8°彡α彡20°。所述分段注浆管包括两段长度分别为d的出浆孔，内段为62，外段为61，两段之间设有隔层66，在隔层66上固定有一输浆管63，该输浆管63的一端连通于分段注浆管的内段62，另一端固定在分段注浆管的外端壁上，标号64为接头，同时位于该外端壁上安装有于分段注浆管外段61连通的输浆管65。图7是内段带有出浆孔长度为d的注浆管，标号71为无出浆孔段，72为有出浆孔的内段，73为输浆管。
权利要求
1.一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，其特征是在开采面的上部，自上而下分别划分上层固定段、中层固定段和下层固定段；在各层固定段分别沿与水平面倾斜向上钻孔， 在各钻孔内插入长度不小于d的带有多孔的定压注浆管并向各定压注浆管内注入加固浆液，其中，上层和下层加固段的加固浆液A的性价比低于中层加固浆液B，开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。
2.根据权利要求1所述的加固方法，其特征是定压注浆管内端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量；定压注浆管外端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量。
3.根据权利要求1所述的加固方法，其特征是钻孔倾斜角度α的范围为 8° < α < 20°。
4.一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，其特征是在已开采区域的顶部靠近开采面的部位向上挖掘凹坑形成有钻孔工作区，划分凹坑所在的纵向区域为上层固定段，沿该段的端面向开采方向分别钻孔；自该上层固定段向下依次划分为中层固定段和下层固定段， 在中层固定段和下层固定段的端面向开采方向分别钻孔；在各钻孔内插入长度不小于d的带有多孔的定压注浆管并向各定压注浆管内注入加固浆液，其中，上层和下层加固段的加固浆液A的性价比低于中层加固浆液B，开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。
5.一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，其特征是在开采面的上部，自上而下分别划分上层固定段、中层固定段、下层固定段和虚拟段；在预开采段的中层固定段、下层固定段和虚拟段沿与水平面倾斜向上钻孔，钻孔长度不小于2d，在预开采段的中层固定段和下层固定段的钻孔内分别插入带有多孔的分段注浆管，各分段注浆管分别包括两段长度为d 的独立注浆段；向中层固定段注浆管的内段注入加固浆液A，并向中层固定段注浆管的外段注入加固浆液B ；向下层固定段注浆管的内段注入加固浆液B，并向下层固定段注浆管的外段注入加固浆液A ；在预开采段的虚拟段钻孔内分别插入内段带有出浆孔长度为d的注浆管，向该虚拟段注浆管内注入加固浆液A，其中加固浆液A的性价比低于加固浆液B浆料， 开采区为中层加固段之下的煤层，或者为部分的中层加固段的煤层和中层加固段之下的煤层。
6.根据权利要求5所述的加固方法，其特征是定压注浆管内端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量；定压注浆管外端的上侧注浆孔的出浆量小于下部注浆孔的出浆量。
7.根据权利要求5所述的加固方法，其特征是钻孔倾斜角度α的范围为 8° < α < 20°。
8.根据权利要求5所述的加固方法，其特征是所述分段注浆管包括两段长度分别为d 的出浆孔，两段之间设有隔层，在隔层上固定有一输浆管，该输浆管的一端连通于分段注浆管的内段，另一端固定在分段注浆管的外端壁上，同时位于该外端壁上安装有于分段注浆管外段连通的输浆管。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的加固方法，其特征是加固浆液A为密树胶， 加固浆液B为环氧丙酸酯。
全文摘要
本发明涉及一种松软破碎煤岩定向注浆加固方法，在开采面的上部，自上而下分别划分上、中、下层固定段；在各层固定段分别沿与水平面倾斜向上钻孔，在各钻孔内插入带有多孔的定压注浆管并向各定压注浆管内注入加固浆液，其中，上层和下层加固段的加固浆液A的性价比低于中层加固浆液B。本发明通过对预开采煤层划层分段，确保开采过程不会出现破顶的同时，尽量节约昂贵的加固浆液B的用量，从而开采成本。本发明设计合理，经实际适用，容易实施，节约成本效果显著。
文档编号E21D11/10GK102235171SQ20111007507
公开日2011年11月9日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者李辉 申请人:河南理工大学