[发明专利]承压水体上采煤底板岩层突水的防控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤底板岩层突水的防控方法，尤其涉及一种承压水体上采动底板岩层突水的防控方法。

背景技术

煤层底板破坏以及底板突水是深部煤矿开采中普遍存在的灾害问题之一，随着地下岩体工程开挖深度的增加，高温、高压岩溶水害问题越来越突出，进而威胁煤矿的安全生产。为解决采煤底板岩层突水的技术问题，传统的治水理念是“以排为主，排堵结合”，主要采用以下两种方法进行堵水施工处理：一是底板注浆，二是人工冻结施工处理。上述单纯的底板注浆和人工冻结施工处理对于采煤底板岩层突水的防控方面存在许多的缺陷和不足，其分别体现在以下方面：

底板注浆施工难度大，不易控制和掌握：由于煤层底板地质条件的复杂性和多变性，煤层底板深部的地压较大，底板防突水所需的注浆压力将随之增大，当注浆压力不足时，裂隙不能充分填充，将出现渗水、突水现象；但是，当注浆压力过大时，又可能出现岩体劈裂、膨胀变形，进而产生新的裂隙；

对于深部煤层底板的注浆，由于注浆站与受注点高差比加大，需要采用较高压力进行注浆，在这种情况下，往往出现料浆不能及时凝结固化使得浆液在高压状态下向采空卸压区渗入的现象。这不但很难实现封浆堵水的目的，而且浆液损失大甚至发生底鼓。

目前，传统的浅部煤层底板单注浆方法已很少被采用。况且，单纯的人工冻结施工技术仅仅适用于浅部隧道封水、井筒过含水层等，对深部煤层底板的水害无法有效处理。

而且传统的人工冻结施工处理方法，在冻结时一般会出现较大的冻胀变形，在后续的解冻过程中，由于岩溶孔洞、裂隙融化往往会出现强度不足，进而易发生渗水、突水现象。

发明内容

为解决上述深部底板强富水岩层突水的技术问题，本发明本着“以堵为主，防堵结合”的治水理念，提出了一种“先注浆后冻结”的深部煤层底板岩层突水的防控方法，即在工作面回采前，以“先探测、再注浆、后冻结、再开挖”为原则，对深部煤层底板复杂地质构造的水害进行有效地防控。

本发明的目的是提供一种适用于含水层底板岩层为弱透水层，底板岩层导水裂隙、导水断层较发育，或者高温、高压岩溶水压作用于较小厚度的隔水层等一系列的复杂的地质构造下的煤炭开采作业环境，可有效解决高温、高压、流动性强的富含水岩溶突水危害的承压水体上采煤底板岩层突水的防控方法。

为实现上述目的，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种承压水体上采煤底板岩层突水的防控方法，包括以下步骤：

第一步，对回采工作面进行探测，探明含水层位置、煤层底板“下三带”厚度以及各带内岩体断层、裂隙、溶洞的发育状况；

第二步，根据第一步的探测结果在超前运输顺槽和回风顺槽的两侧分别开拓钻场进行钻孔，钻孔深度根据探测的煤层底板“下三带”的各带的厚度进行选择，在煤层底板“下三带”的各带的钻孔孔径依次减小；

第三步，在煤层底板“下三带”的各带的钻孔口处安装注浆套管，在最底层段安装冻结套管，并对上述套管的管路进行试压操作；

第四步，向钻孔中注浆，注浆前需在注浆部位进行预冷处理约20分钟，注浆顺序由最底端开始向上逐层进行；注浆压力为水压的2-3倍，并稳压5-7分钟以使浆液扩散充分并固结，注浆的同时采用液氮进行-150度约为15分钟的速冻处理，待导升带快速固结成型后再撤除冻结管路；

之后，依次对完整岩层带、导水破坏带安装注浆套管，通过止浆塞上的浆液入口管进行注浆，当注浆压力为水压力的1.5-2倍，并稳压5-7分钟以使浆液扩散充分并固结，形成该带止浆层；

第五步，重复上述第一步至第四步，直至底板加固完毕。

上述各步骤中，

所述钻场规格为5米×3米×3米，每个钻场内钻孔（3）的数量为3-4个，所述钻孔呈放射状均匀分布。

所述钻孔孔径大于75毫米。

所述钻孔为斜孔，倾斜角度为30-40度并尽可能与构造发育方向垂直。

所述注浆区位于采空卸压位置的前方50-100米。

用于输送冻结媒质的，所述液氮的输入管路的地上部分管段采用50毫米厚的聚苯乙烯保温材料保温，再加6层密封薄膜密封。

所述注浆的材料为425号普通硅酸盐水泥、粘土、由粉煤灰、细黄砂和石粉末混合而成的细骨料，粘土浆比重为1.15-1.2，水泥量与粘土量配比为0.1-0.15：1，水灰比为1:1。

所述钻孔的孔径依次为孔径为146毫米、108毫米、90毫米，所述注浆套管（8）和冻结套管均为无缝钢管。

上述技术方案中，对回采工作面进行探测一般可采用瞬变电磁、地质雷达等常规技术手段。