[发明专利]一种煤层顶板脉冲式高压注浆工作面防突水工艺

说明书

本发明提供了一种煤层顶板低频脉冲式高压注浆工作面防突水工艺。所述工艺步骤包括：建立钻场和注浆站；在钻场的地面与煤层顶板之间制作注浆井筒和若干注浆裂隙，注浆井筒竖直设置，注浆裂隙位于注浆井筒与煤层顶板之间，若干所注浆裂隙以及注浆裂隙与注浆井筒均连通；通过脉冲式高压注浆使1.03‑1.05g/cm³的稀浆扩散至注浆裂隙的周围煤层中，在注浆裂隙中填充1.1‑1.3g/cm³的稠浆，从而在煤层顶板上形成完整的平面注浆加固区域。通过在地面与煤层之间设置注浆井筒和注浆裂隙，通过给注浆井筒和注浆裂隙继续持续不断的脉冲式高压注浆造成工作面顶板砂岩地层孔隙间断性局部增大，填充后能够破坏聚水条件。

技术领域

本发明涉及煤矿技术领域，特别涉及一种煤层顶板脉冲式高压注浆工作面防突水工艺。

背景技术

目前，一些矿井煤层顶板砂岩含水层水害与常规底板奥灰突水和老空透水类型不同，井下出水位置为回采工作面和采空区，具有顶板涌水量强度高，持续时间长的特点。当煤层开始回采后，顶板砂岩含水层里的水承压条件遭到破坏，会通过工作面及所形成的采空区顶板涌出，使得含水层水进入井下，造成矿井涌水。随着回采工作面的持续进行，煤层顶板涌水量通常会逐步增加，但是由于砂岩地层的不均质性，造成回采工作面的突水现象时有发生，严重时会造成回采工作面停产，给矿井正常安全生产带来了严峻的威胁。

发明内容

本发明提供一种煤层顶板脉冲式高压注浆工作面防突水工艺，用以降低回采工作面的突水风险。具体方案为：

一种煤层顶板脉冲式高压注浆工作面防突水工艺，所述工艺包括以下步骤：

步骤一、建立钻场和注浆站；

步骤二，在钻场的地面与煤层顶板之间制作注浆井筒和若干注浆裂隙，所述注浆井筒竖直设置，所述注浆裂隙位于注浆井筒与煤层顶板之间，所述若干所注浆裂隙之间以及所述注浆裂隙与所述注浆井筒均互相连通；

步骤三、首先通过注浆井筒向注浆裂隙中注入稀浆，使得稀浆扩散至注浆裂隙的周围煤层中；然后向注浆井筒中注入稠浆，使得稠浆填充在注浆裂隙中，从而在煤层顶板上形成完整的平面注浆加固区域。

优选的，所述注浆井筒的制作方法为：

首先从地面至煤层顶板处进行钻孔作业，所述钻孔的孔径为89-152mm，所述钻孔距离煤层顶板的距离为5-20m；然后在钻孔内壁下套管，并将套管固定在钻孔内壁，从而形成注浆井筒。

优选的，所述注浆裂隙的制作方法为：

首先通过钻杆带着水力切割装置下入注浆井筒与煤层顶板处；

然后将水力切割装置与动力装置连接，通过动力装置的的驱动水力切割装置对地层进行强力作业，在煤层顶板形成注浆裂隙。

优选的，所述注浆站中设置有高压泵组，

所述高压泵组至少包括一组第一脉冲式高压注浆泵体和第二脉冲式高压注浆泵体；

所述注浆井筒位于地面的一端设置有四通装置；

所述四通装置水平的两端分别连接第一脉冲式高压注浆泵体的输出端，作为注浆通道；所述四通装置垂直方向上的两个端口分别连接第二脉冲式高压注浆泵体的输出端和孔口套管，作为水力切割装置的动力装置。

优选的，所述注浆裂隙的宽度为注浆浆液中固体颗粒粒径的10倍。

优选的，所述稀浆的密度为1.03-1.05g/cm³；所述稠浆的密度为1.1-1.3g/cm³。

优选的，在步骤三中，稀浆和稠浆的注入均通过脉冲式高压注浆方式进行注浆。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：