[发明专利]广域水下煤岩深孔承压微爆注浆堵水方法

说明书

本发明公开了一种广域水下煤岩深孔承压微爆注浆堵水方法，通过在煤岩内打设多组钻孔，采用深孔承压微爆技术，一方面有效增加煤岩体内的卸压增裂空间，另一方面充分发挥孔内装药周边固液耦合传爆介质的高效均匀传载特性，降低炸药爆炸剧烈超动载效应，扩大煤岩体卸压增裂范围，充分实现煤体内主、次导水裂隙的大空间、全方位贯通，形成大范围裂隙孔网结构，后续的高压注浆封堵作业将有利于煤岩体内主、次导水裂隙的全面封堵，形成广域的注浆帷幕，大面积阻断围岩导水裂隙通道，堵水效果显著，实现了孔内炸药爆炸超动载作用下的静态破岩增裂与围岩广域导水裂隙的全面封堵。

技术领域

本发明涉及一种广域水下煤岩深孔承压微爆注浆堵水技术，可用于广域地表水、承压水、地下暗河以及裂隙水影响下的煤岩增透、增裂、注浆堵水、卸压、防冲等领域，保障富水矿区煤矿和隧道工程的高效生产和安全开挖。

背景技术

我国水资源赋存丰富，地表水、地下潜水、地下暗河及承压水分布广泛。在煤矿和隧道工程正常开采和开挖过程中，经常会受到不同程度的水害侵扰问题。例如，在浅埋煤层和隧道的开采与开挖过程中，受开采扰动及覆岩断裂影响，顶板裂隙将广泛发育贯通，波及地表广域水源，诱发大范围的工程渗水或突水灾害；对于中深部煤层的开采，同样由于煤层开采扰动及顶板大范围垮断影响，当覆岩裂隙导通富水岩层、地下暗河或承压水层后，将给煤矿和隧道工程正常生产和开挖带来严重突水隐患，威胁工人生命安全，造成巨大经济损失；伴随煤炭资源转向深部开采的趋势，深部厚及特厚煤层上方经常赋存有煤层采空区积水、潜水层、承压含水层、地下暗河等广域富水水源，加之厚及特厚煤层开采后的大空间顶板结构大范围失稳垮断联合深部高应力的综合作用，覆岩导水裂隙极易贯通上覆广域富水区，从而埋下不同程度的突水隐患，不利于矿井和隧道工程的安全生产与开挖，对社会经济和效益造成恶劣影响。

鉴于此，煤矿现场和隧道施工过程中经常采取加强水源超前物探，坚持探水和放水相结合的技术措施，防治生产施工作业过程中富水区的突水隐患。然而，对于广域水源赋存条件下，采取常规的抽放水措施既不现实也不经济，且受到水源探测技术精度的限制，在加强水源辅助探测技术的基础上，往往还要再通过补打大量的探水孔加强预防，显著增加了钻孔的打钻工程量及成本，加之探水和放水孔打设位置、方向以及深度等参数的确定尚存在一定盲目性，经常将探水和放水孔打设在无水或贫水区，无法及时沟通围岩主导水裂隙，容易造成巨大的工程和经济损失。与此同时，基于煤岩的采动卸压影响，鉴于采场和巷道近区围岩导水裂隙发育，工程实践中通过采取孔内注浆封堵的措施，企图完全封堵围岩导水裂隙，防治富水煤岩突水隐患的发生，但由于堵水钻孔的打设存在盲目性，往往造成围岩钻孔打设不能准确沟通主要导水通道。当钻孔打设在无水、贫水或封闭裂隙区时，将导致钻孔注浆堵水失去意义，或者即使将钻孔打设在围岩次导水裂隙中，并有效封堵了部分次导水裂隙通道，但由于围岩主、次导水裂隙贯通度不大，钻孔局部次级裂隙的注浆封堵并不能实现对围岩主导水通道的有效封堵，在主导水通道内承压水的持续作用下，主导水裂隙将重新沟通注浆孔封堵范围以外的其他次导水裂隙，进而实现围岩导水裂隙通道的重构与改道，同样导致围岩钻孔注浆堵水效果欠佳。

综上分析，广域水源赋存条件下的抽放泄水措施既不现实也不经济，因此准确找到或沟通围岩主导水通道并进行及时注浆封堵，是解决广域水源条件下煤矿和隧道工程中突水隐患的关键，本发明提供的广域水下煤岩深孔承压微爆注浆堵水技术，通过在煤岩内打设多组钻孔，采用孔内承压微爆技术，既有效增加了煤岩体内的卸压增裂空间，又充分发挥了孔内装药周边固液耦合传爆介质的高效均匀传载特性，实现了围岩内主、次导水裂隙的充分贯通，弥补了探放水钻孔初期打设的盲目性，加之后续的高压注浆封堵作业将更有利于煤岩体内导水裂隙的全面封堵。煤岩体爆破裂隙孔网和主、次导水裂隙的广泛贯通辅以高压注浆封堵，利于形成广域的注浆堵水帷幕，堵水效果显著，实现了孔内炸药爆炸超动载作用下的静态破岩增裂与围岩广域裂隙的全面封堵，具有广泛的技术推广和应用价值。

发明内容