[发明专利]一种双层多分支顺层钻孔注浆改造顶底板双重灰岩含水层方法

说明书

本发明属于矿井防治水领域，特别涉及一种受顶、底板双重灰岩水害威胁的矿层改造方法，相较于以往采用地面立孔进行顶、底板加固注浆、井下加固注浆及地面水平钻治理煤层底板薄层灰岩等技术，本发明技术利用石油钻机施工双层多分支顺层钻孔对目的层进行前进式高压注浆，从而改造煤层顶、底板灰岩含水层，实现煤层安全开采。通过本发明方式，能够实现覆盖目的层范围广、钻孔工程量小、顶底板孔共用一开段、顶板疏放水费用低、底板加固改造、防治水工作超前进行的效果，最终将顶板改造成弱含水或不含水岩层、底板改造成隔水层。该技术亦可应用于铁矿或非金属矿等受顶、底板双重水害威胁的矿井，实现资源安全经济开采。

技术领域

本发明属于矿井防治水领域，特别涉及一种受顶、底板双重灰岩水害威胁的矿层改造方法。

背景技术

华北型煤田的部分矿区赋存着较稳定的本溪群徐家庄薄层灰岩含水层，部分矿区奥灰与徐灰的间距小（如肥城矿区10-16m，井陉矿区15m左右,黄河北煤田7 m-10m）或存在变薄带、构造破碎带、导水裂隙带，致使二者之间水力联系密切，宏观上实为一个含水体。

目前国内底板灰岩承压水治理较成熟的技术一般采用地面注浆站通过注浆管路和井下工作面注浆孔对底板灰岩预注浆，充填底板灰岩含水层的岩溶裂隙和导水裂隙，把薄层灰岩中的水置换出去并实现切断水源补给通道，使受注含水层被改造为弱含水或不含水层，实现工作面不突水开采，取得了较好的效果，如山东肥城、河南焦作永城等矿区，但这种方法不足在于井下空间受限，钻孔施工距离短，施工工程量大，吨煤成本高，安全系数相对低。

地面水平钻治理底板薄层灰岩技术只解决了受底板薄层灰岩水威胁的矿层开采，但对顶底板双重威胁的矿层开采，需在地面对顶、底板含水层各自施工钻孔，成本高、占地多。

对于受顶、底板双重灰岩含水层水害威胁的矿层，如黄河北煤田的11煤，底板受徐灰、奥灰承压水威胁，顶板受四五灰水威胁，且顶、底板含水层水力联系密切，由于顶板水与奥灰有水力联系，难以疏干，疏排水费用高、浪费地下水资源且经济上不合理，一直难以开采，造成资源呆滞。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供一种双层多分支顺层钻孔对顶底板双重灰岩含水层进行注浆改造的技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种双层多分支顺层钻孔注浆改造顶底板双重灰岩含水层方法，包括如下步骤：

（1）钻孔造斜：选择地面合适位置向下钻孔施工，当钻孔到达第四系地层中时开始施工造斜段，当造斜段进入基岩后下一级套管；

（2）施工底板主孔：在步骤（1）施工出造斜段后通过无磁钻杆施工底板主孔，方位通过无磁钻杆的弯度进行调节，施工进入底板灰岩含水层后，沿底板灰岩含水层顺层继续向前施工若干米，沿底板灰岩含水层顺层向前施工过程中，对钻孔内的漏失段采用高压注入注浆材料的方式进行改造直至设计孔深，使底板形成隔水层；

（3）施工底板分支孔：底板主孔施工完成后，在底板主孔的孔道设计位置通过无磁钻杆的弯度调节方位测出合适位置进行底板分支孔的施工，共施工若干个底板分支孔，对钻孔内的漏失段采用高压注入注浆材料的方式进行改造直至设计孔深，将底板水排出；

（4）施工顶板主孔：底板分支孔施工完成后，在造斜段通过无磁钻杆调节方位在设计位置进行顶板主孔的施工，施工进入顶板灰岩含水层后，沿顶板灰岩含水层顺层继续向前施工若干米，沿顶板灰岩含水层顺层向前施工过程中，对钻孔内的漏失段采用高压注入注浆材料的方式进行改造直至设计孔深，使顶板形成隔水层；

（5）施工顶板分支孔：顶板主孔施工完成后，在顶板主孔的孔道设计位置通过无磁钻杆的弯度调节方位测出合适位置进行顶板分支孔的施工，共施工若干个顶板分支孔，对钻孔内的漏失段采用高压注入注浆材料的方式进行改造直至设计孔深，将顶板水排出。

进一步的，在步骤（1）中，当造斜段进入基岩5-15米后下一级套管。