井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法与流程

本发明涉及煤矿开采，尤其是涉及一种井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法。

背景技术：

1、软岩巷道约占我国巷道的30％以上，主要分布在两淮、宁夏、新疆、阳泉等矿区。与其它类型的岩层相比，软岩具有强度低、承载能力差的缺点。当对由软岩围岩形成的巷道进行挖掘时，容易出现垮塌、冒顶以及片帮的情况，因此为了施工安全考虑，不能直接使用掘锚一体机进行巷道挖掘。相关技术中，针对该类巷道挖掘工作，一般需要对巷道断面进行分次开挖，并通过人工操作的方式使用锚杆、锚索等对巷道进行支护。上述作业方式成巷速度较慢，每月平均进尺不超过200m，同时还存在作业人员劳动强度大的缺陷，严重影响此类矿井的采掘接替。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

2、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

3、为此，本发明的实施例提出一种井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，该井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法可以通过对软岩进行改性处理的方式提高其强度，使其能够满足掘锚一体机的使用条件，达到提高巷道掘进速度的效果。

4、根据本发明实施例提供的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，包括以下步骤：

5、s1：对待掘巷道的围岩进行地质力学测试，获取围岩的物理力学参数，确定所述待掘巷道周侧需要进行改性的围岩区域；

6、s2：对需要进行改性的所述围岩区域进行钻孔以形成注浆通道，所述注浆通道的数量为至少两个；

7、s3：利用套管对钻出的所述注浆通道进行支撑，所述套管的数量为至少两个且沿所述注浆通道的长度依次间隔排布；

8、s4：对安装有所述套管的所述注浆通道进行射孔和压裂处理；

9、s5：对所述注浆通道进行注浆改性以在所述待掘巷道外形成注浆改性区域，同时对注浆过程中的所述注浆通道进行超声处理；

10、s6：使用掘锚一体机对所述待掘巷道掘进以形成新掘巷道，所述注浆改性区域构成该段所述新掘巷道的顶板和/或侧帮。

11、本发明实施例提供的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法可以在待掘巷道周围快速形成上述注浆改性区域，而该注浆改性区域可以有效提高位于对应的巷道周侧的软岩强度，使待掘巷道具备使用掘锚一体机的条件，有助于巷道快速成巷。

12、在一些实施例中，所述步骤s1中，对所述待掘巷道围岩进行地质力学测试，包括：

13、采用钻探和钻孔原位窥视方法，确定位于所述待掘巷道的所述顶板和所述侧帮处的围岩强度。

14、在一些实施例中，所述步骤s2中形成的所述注浆通道包括垂直段、造斜段和水平段，所述垂直段沿垂直于巷道壁的方向形成于所述围岩内，所述水平段与所述巷道相平行，所述造斜段连接所述垂直段和所述水平段。

15、在一些实施例中，所述注浆通道的长度不小于500m，所述注浆通道的直径不小于110mm。

16、在一些实施例中，所述步骤s2中，在对所述围岩区域进行钻孔并形成所述注浆通道时，获取所述围岩区域内的破碎区长度。

17、在一些实施例中，所述步骤s4中，对安装有所述套管的所述注浆通道进行射孔和压裂处理，包括：

18、利用高压射孔设备对固定有套管的所述注浆通道进行射孔处理，随后采用水力压裂法对射孔后的所述注浆通道进行水力压裂处理。

19、在一些实施例中，所述步骤s5中，使用高压注浆封孔器对所述注浆通道进行注浆改性，并根据所述注浆通道的深度选择对应的注浆改性工艺，若所述注浆通道的长度不超过预设值则在所述注浆通道中进行全长一次性注浆改性工艺，若所述注浆通道的长度大于预设值则在所述注浆通道中进行后退式分段注浆改性工艺。

20、在一些实施例中，所述步骤s5中，对注浆过程中的所述注浆通道进行超声处理，包括，通过相邻的所述注浆通道对处于注浆改性过程中的所述注浆通道进行超声震动处理。

21、在一些实施例中，所述步骤s5中：

22、所述注浆压力不低于35mpa；

23、注浆所用的浆液为纳米级材料，颗粒粒径d95≤1μm，初凝时间30-60min，1天单轴抗压强度不低于20mpa，28天单轴抗压强度不低于90mpa，粘接强度不低于3mpa。

24、在一些实施例中，还包括步骤s7，对所述注浆改性区域的强度进行验证。

技术特征：

1.一种井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，在所述步骤s1中，对所述待掘巷道围岩进行地质力学测试，包括：

3.根据权利要求1所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，在所述步骤s2中，形成的所述注浆通道包括垂直段、造斜段和水平段，所述垂直段沿垂直于巷道壁的方向形成于所述围岩内，所述水平段与所述巷道相平行，所述造斜段连接所述垂直段和所述水平段。

4.根据权利要求3所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，所述注浆通道的长度不小于500m，所述注浆通道的直径不小于110mm。

5.根据权利要求1所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，在所述步骤s2中，在对所述围岩区域进行钻孔并形成所述注浆通道时，获取所述围岩区域内的破碎区长度。

6.根据权利要求1所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，在所述步骤s4中，对安装有所述套管的所述注浆通道进行射孔和压裂处理，包括：

7.根据权利要求1所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，在所述步骤s5中，使用高压注浆封孔器对所述注浆通道进行注浆改性，并根据所述注浆通道的深度选择对应的注浆改性工艺，若所述注浆通道的长度不超过预设值则在所述注浆通道中进行全长一次性注浆改性工艺，若所述注浆通道的长度大于预设值则在所述注浆通道中进行后退式分段注浆改性工艺。

8.根据权利要求1所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，所述步骤s5中，对注浆过程中的所述注浆通道进行超声处理，包括，通过相邻的所述注浆通道对处于注浆改性过程中的所述注浆通道进行超声震动处理。

9.根据权利要求7所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，在所述步骤s5中：

10.根据权利要求1-9中任一项所述的井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，其特征在于，还包括步骤s7，对所述注浆改性区域的强度进行验证。

技术总结
本发明提供了一种井下长孔区域改性源头提高软岩巷道快速成巷的方法，包括以下步骤：S1：对待掘巷道的围岩进行地质力学测试，获取围岩的物理力学参数，确定待掘巷道周侧需要进行改性的围岩区域；S2：对需要进行改性的围岩区域进行钻孔以形成注浆通道，注浆通道的数量为至少两个；S3：利用套管对钻出的注浆通道进行支撑，套管的数量为至少两个且沿注浆通道的长度依次间隔排布；S4：对安装有套管的注浆通道进行射孔和压裂处理；S5：对注浆通道进行注浆改性以在待掘巷道外形成注浆改性区域，同时对注浆过程中的所述注浆通道进行超声处理；S6：使用掘锚一体机对待掘巷道掘进以形成新掘巷道，注浆改性区域构成该段新掘巷道的顶板和/或侧帮。

技术研发人员：康红普,姜鹏飞,杨建威,陈惠元,李嘉峰,张群涛,王子越,刘畅
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27