[发明专利]一种覆岩分区梯次差异化注浆充填方法

说明书

本发明公开了一种覆岩分区梯次差异化注浆充填方法，包括以下步骤：施工后取芯做力学试验确定主关键层层位；确定注浆孔平面位置，根据注浆孔平面位置进行室内模拟试验，确定覆岩分区梯次注浆的充填材料配比以及注浆后的静置时间T；按照步骤二中的材料配比，通过注浆泵和第一层注浆钻孔进行注浆；步骤三完成后静置时间T，设置第二层注浆钻孔，通过注浆泵和第二层注浆钻孔进行第二层注浆，浆液在垮落带沉淀形成饱和压实体时注浆充填作业结束。本发明能够使超长钻孔一孔多用，梯次分层注浆，注浆减沉效果更佳，输浆管路更加简单，缩减了充填成本，实现了地下开采与地面注浆充填平行作业，互不干扰，促进煤炭安全绿色开采。

技术领域

本发明涉及煤炭行业绿色充填开采减沉控制技术领域，特别是涉及一种覆岩分区梯次差异化注浆充填方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，煤炭资源大规模开采后带来的地表沉陷、地下水系破坏、矸石排放等生态环境问题日益突出。近年来，覆岩离层注浆减沉技术由于成本低、煤炭回采率和生产效率高，适合高产等特点，已成为解决上述问题的有效技术途径之一。

传统覆岩离层注浆是充分利用煤层开采后的离层空间，将充填材料通过地面钻孔注入离层区，浆液沉淀后水去灰留，形成“离层充填体-煤柱-关键层”的承载体，保证上部岩层及地面不发生破坏，实现了地下开采与地面注浆充填平行作业，互不干扰。但是传统的离层注浆对于垮落带和裂隙带的处理通常是待其自然垮落压实后进行离层注浆，或者是在离层区进行钻孔注浆的同时向垮落带和裂隙带打高位钻孔，造成离层注浆的时间跨度过大，充填工艺复杂，输浆管路过长造成充填成本偏高。因此，亟需一种覆岩分区梯次差异化注浆充填方法，用来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种覆岩分区梯次差异化注浆充填方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现梯次分层注浆，注浆减沉效果更佳，输浆管路更加简单，缩减了充填成本，实现了地下开采与地面注浆充填平行作业，保证了煤炭安全绿色开采。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种覆岩分区梯次差异化注浆充填方法，包括以下步骤：

步骤一、确定主关键层的层位：施工后取芯做力学试验确定主关键层层位，主关键层层位到地面的距离为H1，H1为第一注浆钻孔长度；

步骤二、注浆前准备：确定注浆孔平面位置，根据注浆孔平面位置进行室内模拟试验，确定覆岩分区梯次注浆的充填材料配比以及注浆后的静置时间T；

步骤三、定向钻孔注浆：按照所述步骤二中的材料配比，通过所述注浆泵和所述第一层注浆钻孔进行注浆；

步骤四、第二层注浆：所述步骤三完成后静置时间T，设置第二层注浆钻孔，通过所述注浆泵和所述第二层注浆钻孔进行第二层注浆，浆液在垮落带沉淀形成饱和压实体时注浆充填作业结束。

优选的，所述步骤一中钻孔施工后取芯做力学试验，根据钻孔泥浆漏失情况及岩芯情况确定主关键层层位和离层区。

优选的，所述步骤二中在采空区垮落之前对所述第一层注浆钻孔进行施工，注浆孔平面位置位于所述离层区，注浆孔为两个，分别位于工作面两侧，注浆扩散半径为100-150m，注浆孔沿地表下沉盆地拐点处设置。

优选的，工作面长度为200m-400m时，在工作面中部添加注浆孔，注浆孔沿地表下沉盆地拐点处分布。

优选的，所述步骤三中根据主关键层层位和所述离层区进行定向钻孔，钻孔孔径300mm，所述第一层注浆钻孔进入离层区，按照所述步骤二中的充填材料配比，充填材料配比为矸石：气化渣：粉煤灰：水泥＝1：4.2：4.2：0.6，所述注浆泵在地面以3MPa泵送压力向所述第一层注浆钻孔进行注浆。

优选的，所述步骤四中，所述第一层注浆钻孔注浆完成后静置时间T，在所述第一层注浆钻孔内安装270mm套管，进行所述第二层注浆钻孔施工，通过裂隙带和垮落带计算高度进行钻孔作业，所述第二层注浆钻孔的钻孔长度为H2。