一种煤矿平巷底臌的治理方法
【专利摘要】本发明提供了一种煤矿平巷底臌的治理方法，包括以下步骤：(a)堵水：在水平巷道两端的底板岩层中设置若干个注浆孔，所述注浆孔的深度为4.5m～6m；然后用注浆泵对注浆孔实施注浆，对每个注浆孔注浆时间为5～15分钟；(b)抽水：堵水完成后，在水平巷道中部的底板岩层中布置集水孔；所述集水孔设置好后，通过集水孔对底板岩层实施分次抽水，直至集水孔的底部无积水为止；(c)充填注浆：在水平巷道的底板岩层中沿巷道轴线方向设置若干充填注浆孔；所述充填注浆孔设置好后，安置注浆管，然后用注浆泵对注浆孔进行注浆，注浆压力为2～3MPa，注浆时间以相邻充填注浆孔冒浆为止。本发明能够有效治理平巷底臌，且工艺简单，成本低。
【专利说明】一种煤矿平巷底臌的治理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿软岩巷道底臌的治理，特别是涉及一种煤矿平巷底臌的治理方法。
【背景技术】
[0002]长期以来，底臌是煤矿软岩巷道的一大顽症，之所以称之为顽症，是因为人们一直对其束手无策，只有在其鼓起到一定程度之后，将其用风镐挖出，此举称为卧底。底臌一方面导致轨道扭曲变形、高低起伏，引起翻车事故，致使巷道停止运营；另一方面，底臌发生的同时，引发两帮内移，围岩整体承载结构承载能力大幅降低，围岩变形严重。卧底虽能够缓解一时之需，但卧底工程不仅工作量很大，而且工程难度也很大，往往工程进展缓慢，严重影响生产。
[0003]底臌的原因通常有二，其一是地压，地压越大，巷道围岩的集中应力值越大，巷道变形的外在动力越大。第二个原因是“水”，平巷底板向下一定范围内(通常500?4500mm范围内)通常含有大量的“游离水”，水的存在导致底板下部一定范围内的岩石常年浸泡于水中。发生底臌的巷道，其围岩通常是泥岩，泥岩的最大特性之一就是浸水软化性，大部分泥岩在长期浸水的状态下，其强度值最低可降低至其干燥状态下强度值的10%左右。这是一个可怕的数值，强度降低引发的直接后果是底板松动圈的继续扩大，松动圈的扩大使得受水浸泡的范围更大，一方面导致松动圈内围岩质点的蠕变加剧，另一方面也会因为松动圈对外围岩体的径向作用力减小而导致外围岩体的蠕变动力加强。底板松动圈的扩大及岩石质点蠕变能力的增强的直接后果就是导致底板岩石质点向巷道方向移动，形成底臌。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单，成本低且能有效治理煤矿平巷底臌的治理方法。
[0005]本发明采用的的技术方案是:
[0006]一种煤矿平巷底臌的治理方法，包括以下步骤:
[0007](a)堵水:首先在水平巷道的两端的底板岩层中设置若干个注浆孔，所述注浆孔的深度为4.5m?6m ;然后用注浆液对所述注浆孔实施注浆，注浆顺序:先中间、后两边，先内侧、后外侧，对每个所述注浆孔的注浆时间为达到注浆压力后保持5?15分钟；
[0008](b)抽水:在步骤(a)中堵水完成24小时后，在所述水平巷道中部的底板岩层中布置集水孔；所述集水孔设置好后，通过所述集水孔对底板岩层实施分次抽水，直至所述集水孔的底部无积水为止；
[0009](c)充填注浆:在所述水平巷道的底板岩层中沿巷道的轴线方向设置若干个充填注浆孔，所述充填注浆孔等间距布置在所述水平巷道底板的水平中心线上；所述充填注浆孔设置好后，再将注浆管安置好，然后开始用注浆泵将浆液注入所述充填注浆孔，注浆顺序:从所述水平巷道的一端向另一端逐孔注浆，注浆压力为2?3MPa，注浆时间以相邻所述充填注浆孔冒浆为止。
[0010]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(a)中在水平巷道两端的底板岩层中分别设置两排所述注浆孔，每排所述注浆孔的2 <孔数< 5个，每排相邻所述注浆孔沿底板宽度等间距布置。
[0011]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(a)中对每个所述注浆孔的注浆时间为达到注浆压力后保持5?15分钟，注浆压力为2?3MPa。
[0012]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(a)中所述注浆液为水灰比为0.7的水泥浆。
[0013]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(b)中所述通过集水孔(2)对底板岩层实施分次抽水，每次抽水间隔时间为I小时，直至停止抽水I小时后所述集水孔
(2)的底部无积水为止。
[0014]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(b)中所述集水孔的孔深7m，直径为100?120mm。
[0015]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(b)中在所述集水孔内集水孔的上部3m范围安装钢套筒护壁。
[0016]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(C)中相邻所述充填注浆孔的间距为10?20m。
[0017]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(C)中所述充填注浆孔的封孔长度为I?1.5mO
[0018]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其中，步骤(C)中浆液选用水灰比为0.7的水泥浆，其中水玻璃含量1.0?1.5%，所述水玻璃为45BW液体水玻璃，水玻璃模数
2.0。
[0019]本发明有益效果:
[0020]本发明所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其有益效果表现在浆液灌注后，可以将平巷底板岩层中的空隙、裂隙充填密实，可以防止再次积水，这样底板岩石脱离水的浸泡后，岩石强度得到大幅度的提高，另外可以将破碎或裂开的岩石重新胶结起来，从而更进一步提高底板岩体的整体承载能力，本发明治理方法能够有效治理平巷底臌，且工艺简单，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明煤矿平巷底臌的治理方法的示意图。
[0022]下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，一种煤矿平巷底臌的治理方法，包括以下步骤:
[0025](a)堵水:首先在一段长为100?150m的水平巷道4的两端的底板岩层中分别设置两排注浆孔1，其中一排注浆孔I孔数为3个，另外一排注浆孔I孔数为2个，每排相邻注浆孔I沿底板宽度等间距布置，注浆孔I的深度为4.5m?6m ;然后对注浆孔I实施注浆，每个注浆孔I的注浆时间为达到注浆压力后保持10分钟，注浆顺序:先中间、后两边，先内侦U、后外侧，注浆压力为2?3MPa，注浆浆液用水泥浆，水灰比为0.7 ；
[0026](b)抽水:在步骤(a)中堵水工序完成24小时后，在水平巷道4的中部的底板岩层中布置集水孔2，集水孔2的孔深7m，直径为110mm，在集水孔2内集水孔2的上部3m范围安装钢套筒护壁，目的在于防止塌孔；集水孔2设置好后，实施分次抽水，每次抽水至无水可抽为止，每次抽水间隔时间为I小时，直至停止抽水I小时后集水孔2的底部无积水为止，抽水时间为12h?24h之间；
[0027](c)充填注浆:在水平巷道4的底板岩层中沿巷道的轴线方向设置若干充填注浆孔3，充填注浆孔3等间距布置在水平巷道4的巷道底板的水平中心线上，相邻充填注浆孔3的间距为10m，依据底板岩性不同，底板岩石含泥量较少时，间距可取大一些；含泥量较多时，间距可取小些；充填注浆孔3设置好后，将注浆管安置好后，然后开始用注浆泵将浆液注入充填注浆孔3，注浆顺序:从水平巷道4的一端向另一端逐孔注浆，注浆压力为3MPa，封孔长度为1.5m，注浆时间以相邻充填注浆孔3冒浆为止，浆液选用水灰比为0.7的水泥浆，其中水玻璃含量1.0?1.5%，所述水玻璃为45BW液体水玻璃，水玻璃模数2.0，水玻璃能够起到防水的作用。
[0028]实施例2
[0029]与实施例1的区别在于:步骤(a)中所述堵水中，每个注浆孔I的注浆时间为达到注浆压力后保持5分钟；步骤(b)中集水孔2的孔深7m，直径为10mm ;步骤(c)中相邻充填注浆孔3的间距为20m，注浆压力为2MPa，封孔长度为1.5m。
[0030]实施例3
[0031]与实施例1的区别在于:步骤(a)中所述堵水中，每个注浆孔I的注浆时间为达到注浆压力后保持15分钟；步骤(b)中集水孔2的孔深7m，直径为120mm。
[0032]所谓堵水就是在一段长为L水平巷道的两端设置注浆孔并实施注浆(L的长度视现场生产允许情况确定，通常可取100?150m)，目的在于截断该段水平巷道与两边相连巷道的水利联系。采用本发明所述的煤矿水平巷道底臌的治理方法，首先进行堵水，目的在于截断该段巷道与两边相连巷道的水利联系，注浆后，该段水平巷道与相邻巷道之间的水利关系被切断，然后进行抽水，抽水后的底板岩层中原先被水占据的空间将空余出来，在实施水泥浆灌注时，水泥浆很容易进入这些空余出来的空间，使得注浆效率和注浆质量得到提高。当底板岩层中水被抽完后，最后进行充填注浆，充填注浆一方面可以充分地将底板岩层中的空隙、裂隙充填密实，防止再次积水，底板岩石脱离水的浸泡后，岩石强度会大幅提高；另一方面可以将破碎或裂开的岩石重新胶结起来，提高底板岩体的整体承载能力。
[0033]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:包括以下步骤: (a)堵水:首先在水平巷道(4)的两端的底板岩层中设置若干个注浆孔(I)，所述注浆孔(I)的深度为4.5m?6m;然后用注浆液对所述注浆孔(I)实施注浆，注浆顺序:先中间、后两边，先内侧、后外侧，对每个所述注浆孔(I)的注浆时间为5?15分钟； (b)抽水:在步骤(a)中堵水完成24小时后，在所述水平巷道(4)中部的底板岩层中布置集水孔(2);所述集水孔(2)设置好后，通过集水孔(2)对底板岩层实施分次抽水，直至所述集水孔(2)的底部无积水为止； (c)充填注浆:在所述水平巷道(4)的底板岩层中沿巷道的轴线方向设置若干个充填注浆孔(3)，所述充填注浆孔(3)等间距布置在所述水平巷道(4)底板的水平中心线上；所述充填注浆孔(3)设置好后，安置注浆管，然后开始用注浆泵将浆液注入所述充填注浆孔(3)，注浆顺序:从所述水平巷道(4)的一端向另一端逐孔注浆，注浆压力为2?3MPa，注浆时间以相邻所述充填注浆孔⑶冒浆为止。
2.根据权利要求1所述的煤矿水平巷道底臌的治理方法，其特征在于:步骤(a)中在水平巷道(4)两端的底板岩层中分别设置两排所述注浆孔(1)，每排所述注浆孔(I)的孔数< 5个，每排相邻所述注浆孔(I)沿底板宽度等间距布置。
3.根据权利要求1所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(a)中对每个所述注浆孔(I)的注浆时间为达到注浆压力后保持5?15分钟，注浆压力为2?3MPa。
4.根据权利要求1所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(a)中所述注浆液为水灰比为0.7的水泥浆。
5.根据权利要求1所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(b)中所述通过集水孔(2)对底板岩层实施分次抽水，每次抽水间隔时间为I小时，直至停止抽水I小时后所述集水孔(2)的底部无积水为止。
6.根据权利要求1所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(b)中所述集水孔(2)的孔深7m，直径为100?120臟。
7.根据权利要求6所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(b)中在所述集水孔(2)内集水孔(2)的上部3m部位安装钢套筒护壁。
8.根据权利要求1所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(c)中相邻所述充填注浆孔⑶的间距为10?20m。
9.根据权利要求1所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(c)中所述充填注浆孔⑶的封孔长度为I?1.5m。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的煤矿平巷底臌的治理方法，其特征在于:步骤(c)中浆液选用水灰比为0.7的水泥浆，其中水玻璃含量1.0?1.5%，所述水玻璃为45Be'液体水玻璃，水玻璃模数2.0。
【文档编号】E21D11/38GK104500099SQ201410692274
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】经纬, 薛维培, 经来旺 申请人:安徽理工大学