潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法与流程

本发明涉及煤矿防治水技术领域，具体地，涉及一种潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法。

背景技术：

煤矿水害一直是制约我国煤炭高效安全开发的主要灾害之一。我国西北浅埋煤层开采过程中，因采空区塌陷易形成点状垂向导水通道，与上潜水含水层相通，使得潜水涌入井下，当潜水含水层水量丰富时，源源不断补给的潜水将威胁矿井安全生产，因此，对于垂向导水通道的治理是浅埋深煤矿开采防治的重点工作之一。

对于这一类型点状导水通道治理，目前通常采用直接注浆封堵措施，由于采空区空间较大，浆液扩散不能得到很好地控制，往往导致浆液量过大，造成不必要的治理成本投入。

技术实现要素：

本发明实施例旨在提供一种潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，以解决现有技术中采用直接注浆封堵方法的注浆量得不到有效控制的技术问题。

本发明实施例提供一种潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，包括如下步骤：

钻孔步骤，在点状垂向导水通道的周围预设半径范围钻多个孔，所述多个孔的中心连线后将所述点状垂向导水通道包围在所述连线内部；

注浆步骤，向所述孔内注入浆体，浆体固化后得到防渗透帷幕。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述钻孔步骤中：

所述孔包括前序孔，所述前序孔的中心连线呈闭合圆形状分布，所述闭合圆形的圆心为点状垂向导水通道的中心。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述钻孔步骤中：

所述孔还包括后序孔，所述后序孔布置于所述前序孔的中心连线所形成的闭合圆形的内部；每一所述前序孔的中心与所述闭合圆形的圆心的连线作为第一线段，每一所述后序孔的中心与所述闭合圆形的圆心的连线作为第二线段，所述第一线段与所述第二线段均不重合。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述钻孔步骤中：

每一所述后序孔及与其相邻的两个前序孔作为一组，同一组内三个孔的中心的连线形成等腰三角形或等边三角形。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述钻孔步骤中：

同一组内三个孔的中心的连线形成等腰三角形时，相邻两个前序孔的中心连线的线段长度大于或等于4米。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述钻孔步骤中：

同一组内三个孔的中心的连线形成等边三角形时，所述等边三角形的边长大于或等于4米。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述前序孔的中心连线所呈闭合圆形状的直径大于或等于10米。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述前序孔和所述后序孔的钻孔深度为穿透潜水含水层进入基岩设定深度的位置，所述设定深度大于或等于2米。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，所述钻孔步骤中，在确定所述多个孔的中心连线的形状以及每一个孔的位置后，按照间隔的顺序实施钻孔；

所述注浆步骤中，在所述钻孔步骤中每得到一个孔后，向该孔内注入浆体。

可选地，上述的潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，在完成前序孔的钻孔和注浆步骤之后，再进行后序孔的钻孔和注浆步骤。

本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比，至少具有如下技术效果：通过在含水层点状垂向导水通的周围构筑圈闭型帷幕体切断了潜水含水层补给水源，减少矿井涌水量，消除了水害隐患，同时大大节约了成本投入。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法的步骤示意图；

图2为本发明一个实施例所述圈闭式帷幕注浆钻孔布置平面示意图；

图3为本发明一个实施例所述注浆帷幕体剖面示意图；

图4为本发明一个实施例所述乌东矿东翼与曙光村小窑平面位置关系图；

图5为本发明一个实施例所述乌东矿垂向通道帷幕治理钻孔平面布置图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明一个实施例提供一种潜水含水层点状垂向导水通道帷幕截流方法，如图1所示，包括如下步骤：

钻孔步骤，在点状垂向导水通道的周围预设半径范围钻多个孔，所述多个孔的中心连线后将所述点状垂向导水通道包围在所述连线内部；

注浆步骤，向所述孔内注入浆体，浆体固化后得到防渗透帷幕。

以上方案中，注浆步骤与钻孔步骤相配合，具体实现时，可以是每次钻完一个孔就向其中进行注浆。钻孔步骤中，可以是根据设计的钻孔位置按照顺序依次钻孔。或者，按照设计顺序间隔地进行钻孔，根据孔的数量选择间隔几个。例如，得到第一个孔之后，对孔进行注浆，之后间隔一个或多个孔的设计位置之后钻下一个孔，在对孔进行注浆。通过间隔钻孔的方式，能够提升钻孔的稳定性和安全性，例如当钻第二个孔时，前一个孔内的浆体可能已经固化，待后续在前一个孔附近进行钻孔时不会影响到其内部浆体的稳定性也不会影响孔的稳定性。以上方案，通过在含水层点状垂向导水通的周围构筑圈闭型帷幕体切断了潜水含水层补给水源，减少矿井涌水量，消除了水害隐患，同时大大节约了成本投入。

本发明的一些实施例实施例中，所述钻孔步骤中：

如图2所示，所述孔包括前序孔101，所述前序孔101的中心连线呈闭合圆形状分布，所述闭合圆形的圆心为点状垂向导水通道100的中心。因此，前序孔101以点状垂向通道100的中心为圆心，实际实现时，前序孔101的布置半径l视应用现场实际水文地质条件而定，通常为超过垂向通道平面范围外10m，前序孔钻孔布置间距5m，前序钻孔施工完毕后进行孔内注浆。

如图所示，所述孔还包括后序孔102，所述后序孔102布置于所述前序孔101的中心连线所形成的闭合圆形的内部；每一所述前序孔101的中心与所述闭合圆形的圆心的连线作为第一线段，每一所述后序孔102的中心与所述闭合圆形的圆心的连线作为第二线段，所述第一线段与所述第二线段均不重合。也即，每一个后序孔102与距离最近的两个前序孔101形成三角形。作为可以实现的方案，每一所述后序孔101及与其相邻的两个前序孔101作为一组，同一组内三个孔的中心的连线形成等腰三角形或等边三角形。图2以等边三角形为例进行示例，图中等边三角形的边长为r。进一步地，同一组内三个孔的中心的连线形成等腰三角形时，相邻两个前序孔的中心连线的线段长度大于或等于4米，优选为5米；同一组内三个孔的中心的连线形成等边三角形时，所述等边三角形的边长r大于或等于4米，优选为5米。进一步优选地，所述前序孔101的中心连线所呈闭合圆形状的直径l大于或等于10米，优选为10米。

具体实现时，如图3所示，可以以点状垂向通道100为中心，半径为在通道平面位置基础上外扩10m，施工前序孔101，浆体103在一定时间之后固化，钻孔施工穿透潜水含水层进入基岩2m终孔，孔间距为5m(根据应用现场实际情况可加密或扩散布置)，钻孔施工完毕后进行注浆，使得浆体103上沿高于历史最高潜水标高。在前序孔101的内测(靠近垂向导水通道一侧)施工后序孔102，后序孔102与前序孔101间距为5m，具体实现时，通过检查前序钻孔注浆效果的同时兼做加密注浆。

进一步地，上述方案中，所述前序孔101和所述后序孔102的钻孔深度为穿透潜水含水层进入基岩设定深度的位置，所述设定深度大于或等于2米，优选为2米。

本实施例提供的以上方案实现了点状垂向导水通道的帷幕截流，通过构筑圈闭型帷幕体切断了潜水含水层补给水源，减少矿井涌水量，消除了水害隐患，进一步地还节约了治理工程成本投入。

下面以乌东煤矿北区开采侏罗系西山窑组45#和42#煤层为例为例进行说明，如图3所示，煤层倾角45°左右，其采区东翼存在曙光村老窑采空区在实际采掘过程中发现曙光村小窑与矿井自身采空区连通。而同时曙光村煤矿的老窑巷道已经开挖至东部铁厂沟河底部，采动塌陷垂向导水通道第四系松散层，第四系含水层潜水补给曙光村老窑采空区，从而进入乌东矿井下，使得矿井北区东翼采空区涌水稳定在100m³/h左右，威胁了+575m及以下水平煤层的开采。

通过探查，潜水主要通过为一处采动地面塌陷形成的点状垂向导水通道100补给小窑采空区。为此采用“圈闭式”帷幕注浆方法对该处塌陷垂向通道进行治理，如图5所示，共施工前序孔16个，后序孔16个孔深平均为60m，共注水泥浆液4800m³，成功构筑圈闭式帷幕体，切断了潜水补给通道，消除了水害隐患。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。