[发明专利]煤矿井下砂岩裂隙承压水封堵方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下治水技术。

背景技术

我国华北石炭二叠纪煤田的基底是中奥陶统碳酸盐岩，煤系地层主要为新生界松散沉积下部的河流相和山麓冲洪积相砂砾含水层，在开采上组煤时面临着水量大、水压大、水源静储量大的水害问题。

例如，山东某煤矿位于黄河北部，其二采区二采进风上山自2008年5月29日出水，其中位于迎头左肩窝处出水点最大出水量150m3/h，整个迎头最大出水量224m3/h，水压最大达到3MPa，致使巷道无法施工，停止掘进。至2008年9月19日才堵水成功，累计出水时间110天，，累计出水量468700立方，属典型的顶板砂岩裂隙水害类型。

目前，对于煤矿井下一般的出水最有效治理方法分别为：一是打钻双液注浆法，在实际实施过程中由于水量大、水压大、裂隙发育，跑浆严重，效果不明显，出水没有得到控制；二是砌挡水墙法，该方法施工费用较大，施工工期长，无法满足实际需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有防治水技术效果不明显、施工费用较大、施工工期长和无法满足实际需要的缺陷，提供一种探、堵、注三位一体防治水技术+疏综合防治水技术进行实施的砂岩裂隙承压水封堵方法。

为达到上述目的，本发明水封堵方法步骤如下：

第一步：选用瞬变电磁技术超前探测巷道富水压

瞬变电磁法或称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods)，简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法，有效探测井下掘进巷道前方隐伏含水异常体，圈定出富水区域，标出了裂隙发育方向；简单地说，瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律；瞬变电磁法具有测距大、对水敏感、定向性好等优点，能够有效探测井下掘进巷道前方隐伏含水异常体，圈定出富水区域，标出了裂隙发育方向，为下一步成功治理水害奠定了基础。

第二步：将迎头主要出水点使用双液注浆法强行堵住，防止下一步注浆时注浆液从出水点跑出。

首先根据迎头裂隙的大小、深度，加工不同规格的注浆管，并对注浆管周围采用棉纱加速凝剂进行预处理，对迎头主要出水点进行初步双液注浆封堵，防止进行深部注浆时漏浆，提高注浆效果。

第三步：使用钻机对前期瞬变电磁勘探的富水区施工深部注浆钻孔，进行由外到里，由浅到深的立体注浆，将富水区裂隙全部注实，使巷道强度大大增加强，裂隙面基本注实，具备了继续掘进的条件。

第四步：注浆后施工巷道，待巷道安全穿过了富水区后，在不影响正常施工的地点开硐室，在硐室内施工放水孔，进行疏排水，以达到分散迎头水量、水压的目的。

本发明的优点是：

1、施工工期短。山东某煤采用该项技术，仅仅在不到3个月的时间内，迎头就具备了继续施工的条件，大大缓解了全矿生产接续紧张的状况。

2、技术投入成本低，成果见效快。山东某煤利用该项技术从前期调研到堵水成功，共投入成本约20万元，远远低于从地面打孔注浆(120万)和打挡水墙(50万)的费用，但见效较快，从开始注浆到具备正常掘进条件，仅用不到三个月的时间，达到了投资少、见效快的要求。

3、产生的社会效益

该项技术的成功应用，不仅为煤矿节约了排水成本，而且为以后防治顶板砂岩裂隙承压水提供了宝贵的经验，具有较广阔的社会推广前景，产生的社会效益也是巨大的。

具体实施方式

下面以山东济阳某矿井为例进一步说明技术方案。

2010年，该矿井开拓大巷西翼回风大巷掘进至W40#导线点前40米时揭露砂岩裂隙承压水富水区，巷道无法正常生产，影响矿井三采区开拓大巷的施工。针对以上情况，该矿采用本发明“探、堵、注”三位一体治水技术+疏综合防治水技术，首先采用瞬变电磁技术对巷道前方进行勘探，从而圈定主要水源来处巷道顶板40°方向和20°方向，然后采用注浆管对巷道迎头主要出水点进行了注浆封堵，再在迎头后布置钻孔，对主要补给水源进行了超前注浆加固封堵。通过此实用技术的运用，使巷道涌水量迅速减小，实现了对补给水源的封堵，前后仅用了不到一个月的时间，使巷道安全穿过了富水区，而后在不影响正常施工的地点施工放水孔，将水疏干，保证不影响其他的工作地点。