專利名稱：煤礦井下砂巖裂隙承壓水封堵方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煤礦井下治水技術。
背景技術：
我國華北石炭二疊紀煤田的基底是中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖，煤系地層主要為新生界松散沉積下部的河流相和山麓沖洪積相砂礫含水層，在開采上組煤時面臨著水量大、水壓大、 水源靜儲量大的水害問題。例如，山東某煤礦位于黃河北部，其二采區(qū)二采進風上山自2008年5月29日出水，其中位于迎頭左肩窩處出水點最大出水量150m3/h，整個迎頭最大出水量224m3/h，水壓最大達到3MPa，致使巷道無法施工，停止掘進。至2008年9月19日才堵水成功，累計出水時間110天，，累計出水量468700立方，屬典型的頂板砂巖裂隙水害類型。目前，對于煤礦井下一般的出水最有效治理方法分別為一是打鉆雙液注漿法， 在實際實施過程中由于水量大、水壓大、裂隙發(fā)育，跑漿嚴重，效果不明顯，出水沒有得到控制；二是砌擋水墻法，該方法施工費用較大，施工工期長，無法滿足實際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有防治水技術效果不明顯、施工費用較大、施工工期長和無法滿足實際需要的缺陷，提供一種探、堵、注三位一體防治水技術+疏綜合防治水技術進行實施的砂巖裂隙承壓水封堵方法。為達到上述目的，本發(fā)明水封堵方法步驟如下第一步選用瞬變電磁技術超前探測巷道富水壓瞬變電磁法或稱時間域電磁法(Time domain electromagnetic methods),簡稱 TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法，有效探測井下掘進巷道前方隱伏含水異常體，圈定出富水區(qū)域，標出了裂隙發(fā)育方向；簡單地說，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應定律；瞬變電磁法具有測距大、對水敏感、定向性好等優(yōu)點，能夠有效探測井下掘進巷道前方隱伏含水異常體，圈定出富水區(qū)域，標出了裂隙發(fā)育方向，為下一步成功治理水害奠定了基礎。第二步將迎頭主要出水點使用雙液注漿法強行堵住，防止下一步注漿時注漿液從出水點跑出。首先根據(jù)迎頭裂隙的大小、深度，加工不同規(guī)格的注漿管，并對注漿管周圍采用棉紗加速凝劑進行預處理，對迎頭主要出水點進行初步雙液注漿封堵，防止進行深部注漿時漏漿，提高注漿效果。第三步使用鉆機對前期瞬變電磁勘探的富水區(qū)施工深部注漿鉆孔，進行由外到里，由淺到深的立體注漿，將富水區(qū)裂隙全部注實，使巷道強度大大增加強，裂隙面基本注實，具備了繼續(xù)掘進的條件。
第四步注漿后施工巷道，待巷道安全穿過了富水區(qū)后，在不影響正常施工的地點開硐室，在硐室內(nèi)施工放水孔，進行疏排水，以達到分散迎頭水量、水壓的目的。本發(fā)明的優(yōu)點是I、施工工期短。山東某煤采用該項技術，僅僅在不到3個月的時間內(nèi)，迎頭就具備了繼續(xù)施工的條件，大大緩解了全礦生產(chǎn)接續(xù)緊張的狀況。2、技術投入成本低，成果見效快。山東某煤利用該項技術從前期調(diào)研到堵水成功， 共投入成本約20萬元，遠遠低于從地面打孔注漿(120萬)和打擋水墻(50萬)的費用，但見效較快，從開始注漿到具備正常掘進條件，僅用不到三個月的時間，達到了投資少、見效快的要求。3、產(chǎn)生的社會效益該項技術的成功應用，不僅為煤礦節(jié)約了排水成本，而且為以后防治頂板砂巖裂隙承壓水提供了寶貴的經(jīng)驗，具有較廣闊的社會推廣前景，產(chǎn)生的社會效益也是巨大的。
具體實施例方式下面以山東濟陽某礦井為例進一步說明技術方案。2010年，該礦井開拓大巷西翼回風大巷掘進至W40#導線點前40米時揭露砂巖裂隙承壓水富水區(qū)，巷道無法正常生產(chǎn)，影響礦井三采區(qū)開拓大巷的施工。針對以上情況，該礦采用本發(fā)明“探、堵、注”三位一體治水技術+疏綜合防治水技術，首先采用瞬變電磁技術對巷道前方進行勘探，從而圈定主要水源來處巷道頂板40°方向和20°方向，然后采用注漿管對巷道迎頭主要出水點進行了注漿封堵，再在迎頭后布置鉆孔，對主要補給水源進行了超前注漿加固封堵。通過此實用技術的運用，使巷道涌水量迅速減小，實現(xiàn)了對補給水源的封堵，前后僅用了不到一個月的時間，使巷道安全穿過了富水區(qū)，而后在不影響正常施工的地點施工放水孔，將水疏干，保證不影響其他的工作地點。
權利要求
1.一種煤礦井下砂巖裂隙承壓水封堵方法，其特征在于，步驟如下第一步選用瞬變電磁技術超前探測巷道富水壓瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法，有效探測井下掘進巷道前方隱伏含水異常體，圈定出富水區(qū)域，標出了裂隙發(fā)育方向；第二步將迎頭主要出水點使用雙液注漿法強行堵住，防止下一步注漿時注漿液從出水點跑出；首先根據(jù)迎頭裂隙的大小、深度，加工不同規(guī)格的注漿管，并對注漿管周圍采用棉紗加速凝劑進行預處理，對迎頭主要出水點進行初步雙液注漿封堵，防止進行深部注漿時漏漿，提高注漿效果；第三步使用鉆機對前期瞬變電磁勘探的富水區(qū)施工深部注漿鉆孔，進行由外到里，由淺到深的立體注漿，將富水區(qū)裂隙全部注實，使巷道強度大大增加強，裂隙面基本注實，具備了繼續(xù)掘進的條件；第四步注漿后施工巷道，待巷道安全穿過了富水區(qū)后，在不影響正常施工的地點開硐室，在硐室內(nèi)施工放水孔，進行疏排水，以達到分散迎頭水量、水壓的目的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦井下砂巖裂隙承壓水封堵方法，它一是選用瞬變電磁技術超前探測巷道富水壓，二是將迎頭主要出水點使用雙液注漿法強行堵住，防止下一步注漿時注漿液從出水點跑出；三是使用鉆機對前期瞬變電磁勘探的富水區(qū)施工深部注漿鉆孔，進行由外到里，由淺到深的立體注漿，將富水區(qū)裂隙全部注實；四是注漿后施工巷道，待巷道安全穿過了富水區(qū)后，在不影響正常施工的地點開硐室，在硐室內(nèi)施工放水孔，進行疏排水。本發(fā)明不僅為煤礦節(jié)約了排水成本，而且為以后防治頂板砂巖裂隙承壓水提供了寶貴的經(jīng)驗，具有較廣闊的社會推廣前景。
文檔編號E21D11/38GK102606175SQ20121006230
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2012年3月12日
發(fā)明者卜軍, 秦文露, 蔣成, 郭濤 申請人:山東新陽能源有限公司