井筒穿越采空區(qū)地層的綜合預(yù)治理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，包括如下步驟：(a)以擬建井筒中心為中心，在擬建井筒周圍開(kāi)設(shè)治理鉆孔；(b)在地面通過(guò)治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料。本發(fā)明能夠有效地應(yīng)對(duì)井筒施工遭遇的采空區(qū)危害，在井筒開(kāi)挖前對(duì)采空區(qū)進(jìn)行預(yù)治理，保證井筒掘進(jìn)施工安全和建成后井筒運(yùn)行期間安全。
【專利說(shuō)明】井筒穿越采空區(qū)地層的綜合預(yù)治理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及煤礦井筒施工安全領(lǐng)域，特別涉及井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著淺部煤炭資源日益枯竭，深部煤炭資源的延伸開(kāi)采日益增加，在雙系煤田賦存的地區(qū)尤其普遍。在淺部煤田資源已經(jīng)開(kāi)采殆盡的背景下，形成了規(guī)模龐大、形態(tài)各異的采空區(qū)和廢棄巷道等地下空洞，成為深部資源開(kāi)采井筒建設(shè)不可回避的問(wèn)題。煤礦井筒建設(shè)必然要穿過(guò)上述采空區(qū)，為掘進(jìn)施工帶來(lái)極大困難和危害，主要表現(xiàn)在以下方面:
[0003](I)采空區(qū)的空洞和不穩(wěn)定巖體:多數(shù)采空區(qū)上覆巖層都會(huì)隨時(shí)間的推移出現(xiàn)崩塌垮落、斷裂彎曲等現(xiàn)象，發(fā)生豎向沉降、橫向錯(cuò)動(dòng)等變形，原有的空洞和冒落巖塊形成的破碎帶為井筒掘砌支護(hù)、井壁澆筑施工等帶來(lái)困難。
[0004](2)老窯水:某些積水采空區(qū)為井筒施工帶來(lái)困難，且極易涌水工作面形成突水。
[0005](3)有毒有害氣體:主要是指采空區(qū)內(nèi)積存的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等，這些氣體進(jìn)入掘進(jìn)工作面后，必然使氣體超標(biāo)形成安全隱患，影響掘進(jìn)施工。
[0006](4)井筒直接揭露采空區(qū)后，會(huì)使封閉的采空區(qū)內(nèi)氣體重新流動(dòng)，導(dǎo)入氧氣，易引發(fā)火災(zāi)，破壞礦井通風(fēng)，危及安全。
[0007](5)即使在工作面對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理，保證井壁澆筑通過(guò)后，周邊一定范圍內(nèi)采空區(qū)的不穩(wěn)定巖體仍對(duì)井壁安全有威脅，會(huì)造成井壁變形或破損，且會(huì)有漏水串風(fēng)。
[0008]目前井筒施工應(yīng)對(duì)采空區(qū)危害，主要方法是停止掘進(jìn)施工，進(jìn)行以井壁澆筑為主要目的的工作面治理，稱之為“后治理”。工作面進(jìn)行采空區(qū)的充填和加固時(shí)，采用如下步驟:①打設(shè)木點(diǎn)柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，以井筒為中心，均布劃分若干區(qū)段進(jìn)行施工；②利用打好的木點(diǎn)柱為依托，用阻燃性風(fēng)筒做臨時(shí)性區(qū)段風(fēng)墻由井筒開(kāi)始逐步向外清理區(qū)段通道至見(jiàn)到煤層底板；④通道打“井”字型砼背板垛子；⑤砼垛打頂、幫錨桿、錨桿由井筒向外逐漸打，打一根注一根，上一塊托板；⑥在立井壁外做砂漿片石密閉墻且在區(qū)段充填砼圍墻。這種方法采用在掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)遇到采空區(qū)進(jìn)行充填加固，先確?；鶐r掘進(jìn)的支護(hù)和井壁澆筑，井筒通過(guò)后再采取大量的壁后充填注漿進(jìn)行補(bǔ)充加固，如果檢測(cè)到采空區(qū)和井筒有串風(fēng)現(xiàn)象，在地面還要在井筒周圍打孔，進(jìn)行封閉注漿。
[0009]這種掘進(jìn)過(guò)程中的“后治理”方法，是一種被動(dòng)治理的方法，必須中斷掘進(jìn)施工,在井下狹小的工作面進(jìn)行，且治理范圍有限，往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)財(cái)，且治理不徹底，后續(xù)仍需二次、三次治理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法來(lái)應(yīng)對(duì)井筒施工遭遇的采空區(qū)危害，在井筒開(kāi)挖前對(duì)采空區(qū)進(jìn)行預(yù)治理，保證井筒掘進(jìn)施工安全和建成后井筒運(yùn)行期間安全。[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，包括如下步驟:
[0012](a)以擬建井筒中心為中心，在擬建井筒周圍開(kāi)設(shè)治理鉆孔；
[0013](b)在地面通過(guò)治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料。
[0014]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，在步驟(a)中:治理鉆孔與擬建井筒中心的距離為IOm?35m。
[0015]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，治理鉆孔分布在2?3個(gè)圓周上，圓周均以擬建井筒中心為圓心，相鄰兩個(gè)圓周的半徑差為IOm?15m。
[0016]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，在同一圓周上:相鄰治理鉆孔的間距為15m。
[0017]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，利用鉆機(jī)進(jìn)行造孔并下放套管，每個(gè)治理鉆孔選擇安放Φ127?168mm套管，套管底部要超過(guò)第四系深度，且能夠保證反復(fù)掃孔；基巖段治理鉆孔直徑為Φ60?110mm。
[0018]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，治理鉆孔施工時(shí)采用隔孔施工；通過(guò)治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料時(shí)由外向內(nèi)施工，即:先通過(guò)外圈圓周上的治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料，再通過(guò)內(nèi)圈圓周上的治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料；每個(gè)治理鉆孔均在第一層采空區(qū)治理完畢后或者在預(yù)定深度未揭露采空區(qū)時(shí)，方可向下一層采空區(qū)延伸鉆進(jìn)；同一層采空區(qū)先進(jìn)行外圍封堵充填，再進(jìn)行內(nèi)部密實(shí)充填。
[0019]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，充填材料包括骨料、膨脹性材料、水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿和水泥水玻璃雙液漿；骨料為粗砂或米砂石，充填方法為地面投放，采用水或漿液攜帶的方式進(jìn)行；膨脹性材料為無(wú)機(jī)發(fā)泡材料，作外圍孔的圍擋充填；在水泥粉煤灰漿液中:水固重量比為0.8:1?1.15，水泥和粉煤灰的重量比為1:5?4:6，水泥為32.5級(jí)以上的復(fù)合硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為II級(jí)灰以上；在黏土水泥衆(zhòng)中:水泥為P.042.5普通娃酸鹽水泥,水泥加入量為100?300kg/m3,黏土水泥衆(zhòng)比重為1.15?1.30，水玻璃加入量為10?30L/m3 ;水泥水玻璃雙液漿:水泥漿和水玻璃漿的體積比為2:1?1:1，水泥漿中水灰重量比為2:1?0.75:1，水玻璃漿波美度為28?38。Β?。
[0020]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，在距離擬建井筒較遠(yuǎn)的外圈鉆孔使用骨料和/或膨脹性材料；距離擬建井筒較遠(yuǎn)的地層不是主要受力部位、受力較小，其對(duì)于填充的密實(shí)性要求較低、不需要將采空區(qū)全部填滿，這些地方的填充材料主要起到圍擋或擋墻的作用，因此在這些地方使用骨料和/或膨脹性材料進(jìn)行填充時(shí)僅需要少量的骨料和/或膨脹性材料就能將采空區(qū)封閉或封堵?。蝗羰褂脻{液進(jìn)行填充，則會(huì)消耗大量的漿液，成本很高；在距離擬建井筒較近的地層是主要的受力部位、井筒建設(shè)過(guò)程中承受很大的力，這就需要將距離擬建井筒較近的采空區(qū)填滿而達(dá)到密實(shí)填充的目的，而使用本發(fā)明中的水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿或水泥水玻璃雙液漿能夠?qū)⒕嚯x擬建井筒較近的采空區(qū)填充密實(shí)并且凝固后強(qiáng)度很高；本發(fā)明的這種填充材料使用方式一方面使得擬建井筒周圍的地層能夠完全滿足井筒建設(shè)的要求指標(biāo)，另一方面也會(huì)大大降低井筒建設(shè)成本。
[0021]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，通常情況下使用水泥粉煤灰漿液對(duì)裂隙或孔隙進(jìn)行填充，凝結(jié)后的強(qiáng)度較高；但在出現(xiàn)老窯水和/或有害氣體的治理鉆孔中使用黏土水泥漿，因?yàn)楸景l(fā)明的黏土水泥漿在填充裂隙或孔隙的時(shí)候，密實(shí)性很高，能夠?qū)λ陀泻怏w進(jìn)行有效地隔離，使得水和有害氣體不能通過(guò)裂隙或孔隙進(jìn)入井筒，確保井筒建設(shè)安全施工。在需要縮短施工時(shí)間的時(shí)候使用水泥水玻璃雙液漿，這是因?yàn)?在施工時(shí)間緊迫的時(shí)候，如果使用水泥粉煤灰漿液或黏土水泥漿作為填充材料，一方面水泥粉煤灰漿液或黏土水泥漿凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，另一方面在注漿量較大的時(shí)候不可能無(wú)限制地注入漿液；而使用本發(fā)明中的水泥水玻璃雙液漿可以有效地控制漿液擴(kuò)散距離，縮短漿液凝結(jié)時(shí)間，這樣就可以在消耗較少漿液量的情況下實(shí)現(xiàn)裂隙或孔隙的充填，進(jìn)而大大縮短施工時(shí)間。
[0022]上述井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，在地層有空洞的地方使用骨料和/或膨脹性材料；如果在有空洞的地方使用漿液填充，有可能消耗成千上萬(wàn)立方米的漿液，而且未必能夠?qū)⒉煽諈^(qū)封閉或封堵?。蝗绻褂霉橇虾?或膨脹性材料進(jìn)行填充，則很容易地將空洞封閉或封堵住，然后再使用漿液對(duì)裂隙或孔隙進(jìn)行填充，這樣就可以將采空區(qū)封閉或封堵住，能夠大大減少填充材料的使用，節(jié)約成本且提高填充效率。
[0023]在地層有裂隙或孔隙的地方使用水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿或水泥水玻璃雙液漿，這樣在消耗填充材料較少的情況下即可實(shí)現(xiàn)密實(shí)填充，并且使得地層的強(qiáng)度大大提高。
[0024]在本發(fā)明中，根據(jù)地層條件和充填要求來(lái)選擇使用不同的充填材料，使得井筒建設(shè)施工安全有保障，并且井筒建設(shè)施工效率大大提高，實(shí)現(xiàn)施工人員安全和施工經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)得到保證。
[0025]本發(fā)明適用于在井筒開(kāi)鑿之前，對(duì)即將穿越的采空區(qū)地層的破碎巖體、老窯水、有毒有害氣體(瓦斯、一氧化碳等)地質(zhì)危害進(jìn)行綜合治理，是一種有別于傳統(tǒng)的在鑿井工作面進(jìn)行治理的創(chuàng)新方法。本發(fā)明是在井筒開(kāi)挖之前，圍繞擬建井筒布置治理鉆孔，并利用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔；每圈鉆孔均自上而下逐步揭露不同行深度的采空區(qū)，每揭露一層采空區(qū)，即通過(guò)地面鉆孔并利用漿液、骨料和其它材料對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填治理，完成井筒中心向外半徑約40m范圍內(nèi)的采空區(qū)充填密閉，不僅將冒落帶、裂隙帶等不穩(wěn)定巖體進(jìn)行加固，而且將采空區(qū)內(nèi)的老窯水、瓦斯、一氧化碳等擋在充填體之外，使其在井筒掘進(jìn)至采空區(qū)(已充填)時(shí)不能進(jìn)入工作面，為井筒掘進(jìn)創(chuàng)造安全的工作環(huán)境，并有利于井筒建成后的安全使用。
[0026]外圈鉆孔原則上要多投骨料配合注入漿液，能快速堆積；內(nèi)圈鉆孔原則上以漿液注入為主，保證采空區(qū)的空洞、冒落帶、離層與裂隙帶得到有效治理。多個(gè)鉆孔可以同時(shí)進(jìn)行充填施工，擬建井筒施工任務(wù)時(shí)間緊時(shí)可與鑿井施工平行作業(yè)。每個(gè)鉆孔施工任務(wù)結(jié)束后，均要求進(jìn)行封孔，且須完全充填封閉，不能導(dǎo)水導(dǎo)氣。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的技術(shù)方案是在井筒開(kāi)挖之前，在地面用鉆機(jī)鉆孔，揭露采空區(qū)，利用設(shè)備將漿液、骨料等充填材料輸送至采空區(qū)及上覆不穩(wěn)定巖層中，完成對(duì)井筒穿過(guò)的采空區(qū)的空洞、破碎巖體、水、氣等危害進(jìn)行處置，實(shí)現(xiàn)井筒掘進(jìn)施工前對(duì)采空區(qū)的預(yù)治理，是一種全新理念的井筒過(guò)采空區(qū)施工技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):①在井筒開(kāi)鑿前主動(dòng)進(jìn)行治理，且施工在地面進(jìn)行，施工安全性高；②不僅能治理不穩(wěn)定巖層，而且能對(duì)水、氣等危害進(jìn)行處理，使得井筒建設(shè)施工過(guò)程中不會(huì)擾動(dòng)采空區(qū)，有效地杜絕老窯水或有害氣體等進(jìn)入井筒中，確保井筒內(nèi)的施工安全；③不僅能保證井筒掘進(jìn)施工安全、施工連續(xù)性以及縮短施工時(shí)間，而且有利于井筒建成后長(zhǎng)期運(yùn)行安全；④工藝簡(jiǎn)單，材料來(lái)源廣泛，費(fèi)用較“后治理”低，節(jié)約井筒建設(shè)施工成本，經(jīng)濟(jì)性好；⑤治理施工安全性 聞ο
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法的在擬建井筒周圍設(shè)置鉆孔的平面布置示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法的鉆孔施工縱向剖面示意圖。
[0030]圖中:1_1、1_2、1_3、1_4、1_5和1_6均表不內(nèi)圈治理鉆孔；2_1、2_2、2_3、2_4、2_5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10、2-11和2_12均表示外圈治理鉆孔；100_治理鉆孔；200_擬建井筒，300-鉆機(jī)；400-采空區(qū)；500-充填材料，600-漿液;700_地面J-中心孔，Rl為4米，R2為12米，R3為25米。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1和圖2所示，假設(shè)擬建井筒凈直徑8.0m，下部有兩層采空區(qū)，以此為例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行闡述。
[0032](I)以擬建井筒中心為中心，在擬建井筒周圍地面布直兩圈治理鉆孔，內(nèi)圈治理鉆孔6個(gè)(1-1?1-6)，內(nèi)圈直徑為24m ;外圈治理鉆孔12個(gè)(2_1?2_12)，外圈直徑為50m，設(shè)中心孔J 一個(gè)，作為最后的質(zhì)量檢查孔和補(bǔ)充孔。在同一圈上:相鄰治理鉆孔的間距為15m。利用鉆機(jī)進(jìn)行造孔并下放套管,每個(gè)治理鉆孔選擇安放Φ127?168mm套管,套管底部要超過(guò)第四系深度，且能夠保證反復(fù)掃孔；基巖段治理鉆孔直徑為Φ60?110mm。
[0033](2)治理鉆孔總深度要進(jìn)入最下一層采空區(qū)底板1.0m,期間對(duì)每揭露一層采空區(qū)時(shí)，治理鉆孔均要求進(jìn)入該采空區(qū)底板0.5?1.0m,以治理鉆孔取芯判層為準(zhǔn)。未揭露采空區(qū)治理鉆孔亦要求進(jìn)入對(duì)應(yīng)的最下一層煤的底板。
[0034](3)施工時(shí)采用2?3臺(tái)鉆機(jī)，圍繞擬建井筒隔孔施工，原則上“先外后內(nèi)，先疏后密，先上后下”。即多層采空區(qū)時(shí)須先治理好上面一層采空區(qū)，方可向下延伸治理鉆孔；通過(guò)治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料時(shí)由外向內(nèi)施工，即:先通過(guò)外圈圓周上的治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料，再通過(guò)內(nèi)圈圓周上的治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料；同一層采空區(qū)先進(jìn)行外圍封堵充填，再進(jìn)行內(nèi)部密實(shí)充填。
[0035](4)充填材料包括骨料、膨脹性材料、水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿和水泥水玻璃雙液漿:
[0036]①骨料為粗砂或米砂石，充填方法為地面投放，采用水或漿液攜帶的方式進(jìn)行；
[0037]②膨脹性材料為無(wú)機(jī)發(fā)泡材料，用作外圍孔的圍擋充填；
[0038]③在水泥粉煤灰漿液中:水固重量比為0.8:1?1.15，水泥和粉煤灰的重量比為1:5?4:6，水泥為32.5級(jí)以上的復(fù)合硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為II級(jí)灰以上；另外，也可以加入控制漿液黏度的添加劑，如水玻璃，水玻璃添加量為每立方米水泥粉煤灰漿液添加10?40L ;
[0039]④在黏土水泥漿中:水泥為P.042.5普通硅酸鹽水泥，加入量為100?300kg/m3(即每立方米水加入100?300kg水泥)，黏土水泥漿比重為1.15?1.30，水玻璃加入量為10?30L/m3(即每立方米水加入10?30L水玻璃);[0040]⑤水泥水玻璃雙液漿:水泥漿和水玻璃漿的體積比為2:1?1:1，水泥漿中水灰重量比為2:1?0.75:1，水玻璃漿波美度為28?38° Β?。
[0041]在距離擬建井筒較遠(yuǎn)的外圈鉆孔使用骨料和/或膨脹性材料；距離擬建井筒較遠(yuǎn)的地層不是主要受力部位、受力較小，其對(duì)于填充的密實(shí)性要求較低、不需要將采空區(qū)全部填滿，這些地方的填充材料主要起到圍擋或擋墻的作用，因此在這些地方使用骨料和/或膨脹性材料進(jìn)行填充時(shí)僅需要少量的骨料和/或膨脹性材料就能將采空區(qū)封閉或封堵住；若使用漿液進(jìn)行填充，則會(huì)消耗大量的漿液，成本很高；在距離擬建井筒較近的地層是主要的受力部位、井筒建設(shè)過(guò)程中承受很大的力，這就需要將距離擬建井筒較近的采空區(qū)填滿而達(dá)到密實(shí)填充的目的，而使用本發(fā)明中的水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿或水泥水玻璃雙液漿能夠?qū)⒕嚯x擬建井筒較近的采空區(qū)填充密實(shí)并且凝固后強(qiáng)度很高；本發(fā)明的這種填充材料使用方式一方面使得擬建井筒周圍的地層能夠完全滿足井筒建設(shè)的要求指標(biāo)，另一方面也會(huì)大大降低井筒建設(shè)成本。
[0042]通常情況下使用水泥粉煤灰漿液對(duì)裂隙或孔隙進(jìn)行填充，凝結(jié)后的強(qiáng)度較高；但在出現(xiàn)老窯水和/或有害氣體的治理鉆孔中使用黏土水泥漿，因?yàn)楸景l(fā)明的黏土水泥漿在填充裂隙或孔隙的時(shí)候，密實(shí)性很高，能夠?qū)λ陀泻怏w進(jìn)行有效地隔離，使得水和有害氣體不能通過(guò)裂隙或孔隙進(jìn)入井筒，確保井筒建設(shè)安全施工。在需要縮短施工時(shí)間的時(shí)候使用水泥水玻璃雙液漿，這是因?yàn)?在施工時(shí)間緊迫的時(shí)候，如果使用水泥粉煤灰漿液或黏土水泥漿作為填充材料，一方面水泥粉煤灰漿液或黏土水泥漿凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，另一方面在注漿量較大的時(shí)候不可能無(wú)限制地注入漿液；而使用本發(fā)明中的水泥水玻璃雙液漿可以有效地控制漿液擴(kuò)散距離，縮短漿液凝結(jié)時(shí)間，這樣就可以在消耗較少漿液量的情況下實(shí)現(xiàn)裂隙或孔隙的充填，進(jìn)而大大縮短施工時(shí)間。
[0043]在地層有空洞的地方使用骨料和/或膨脹性材料；如果在有空洞的地方使用漿液填充，有可能消耗成千上萬(wàn)立方米的漿液，而且未必能夠?qū)⒉煽諈^(qū)封閉或封堵?。蝗绻褂霉橇虾?或膨脹性材料進(jìn)行填充，則很容易地將空洞封閉或封堵住，然后再使用漿液對(duì)裂隙或孔隙進(jìn)行填充，這樣就可以將采空區(qū)封閉或封堵住，能夠大大減少填充材料的使用，節(jié)約成本且提高填充效率。
[0044]在地層有裂隙或孔隙的地方使用水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿或水泥水玻璃雙液漿，這樣在消耗填充材料較少的情況下即可實(shí)現(xiàn)密實(shí)填充，并且使得地層的強(qiáng)度大大提高。
[0045]在本實(shí)施例中，根據(jù)地層條件和充填要求來(lái)選擇使用不同的充填材料，使得井筒建設(shè)施工安全有保障，并且井筒建設(shè)施工效率大大提高，實(shí)現(xiàn)施工人員安全和施工經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)得到保證。
[0046](5)注漿結(jié)束壓力(孔口壓力)為1.0?2.0MPa，外圍孔可執(zhí)行低值，內(nèi)圈孔可執(zhí)行高值；充填施工漿液流量(泵量)為100?500L/min，結(jié)束時(shí)可采用小泵量施工。
[0047](6)治理鉆孔偏斜率宜小于1/100，即每IOOm水平偏斜不大于1.0m,如有巷道孔等確保能夠揭露巷道。
[0048](7)鉆孔機(jī)械采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，能夠快速移動(dòng)，本實(shí)施例采用XY-4以上級(jí)別；注漿泵要求耐壓等級(jí)超過(guò)8MPa,流量滿足100?500L/min ;其它施工設(shè)備機(jī)具包括鉆孔窺視儀、測(cè)斜儀、止?jié){塞、攪拌設(shè)備、自動(dòng)上料與計(jì)量設(shè)備等均為現(xiàn)有技術(shù)中己知設(shè)備。
[0049]本實(shí)施例的技術(shù)方案具有如下有益效果:[0050](I)對(duì)新建井筒須穿越的煤礦采空區(qū)進(jìn)行綜合預(yù)治理，改變了在工作面“后治理”的被動(dòng)治理方式；
[0051](2)不僅可以完成對(duì)破碎巖體加固，還把采空區(qū)的老窯水、瓦斯、一氧化碳等有害氣體進(jìn)行了封閉，使其無(wú)法進(jìn)入鑿井工作面；
[0052](3)完成治理后的采空區(qū)，為鑿井施工提供了一個(gè)安全快速的工作環(huán)境，具有重要的安全效益；
[0053](4)治理后的采空區(qū)有利于井筒建成后的安全運(yùn)行，有利于井壁安全、礦井通風(fēng)安全；
[0054](5)對(duì)比“后治理”，本發(fā)明具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，可大大節(jié)省礦井建設(shè)投資，加快施工速度，縮短建設(shè)周期。
[0055](6)適用于煤礦由淺部資源向深部資源延深的立井井筒、斜井井筒，適用于單層、多層采空區(qū)。
[0056]上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造【具體實(shí)施方式】的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，包括如下步驟: (a)以擬建井筒中心為中心，在擬建井筒周圍開(kāi)設(shè)治理鉆孔； (b)在地面通過(guò)治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，在步驟(a)中:治理鉆孔與擬建井筒中心的距離為IOm?35m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，治理鉆孔分布在2?3個(gè)圓周上，圓周均以擬建井筒中心為圓心，相鄰兩個(gè)圓周的半徑差為IOm ?15m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，在同一圓周上:相鄰治理鉆孔的間距為15m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，利用鉆機(jī)進(jìn)行造孔并下放套管，每個(gè)治理鉆孔選擇安放Φ 127?168mm套管，套管底部要超過(guò)第四系深度，且能夠保證反復(fù)掃孔；基巖段治理鉆孔直徑為Φ60?110mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，治理鉆孔施工時(shí)采用隔孔施工；通過(guò)治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料時(shí)由外向內(nèi)施工，即:先通過(guò)外圈圓周上的治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料，再通過(guò)內(nèi)圈圓周上的治理鉆孔向采空區(qū)輸送充填材料；每個(gè)治理鉆孔均在第一層采空區(qū)治理完畢后或者在預(yù)定深度未揭露采空區(qū)時(shí)，方可向下一層采空區(qū)延伸鉆進(jìn)；同一層采空區(qū)先進(jìn)行外圍封堵充填，再進(jìn)行內(nèi)部密實(shí)充填。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，充填材料包括骨料、膨脹性材料、水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿和水泥水玻璃雙液漿；骨料為粗砂或米砂石，充填方法為地面投放，采用水或漿液攜帶的方式進(jìn)行；膨脹性材料為無(wú)機(jī)發(fā)泡材料，作外圍孔的圍擋充填；在水泥粉煤灰漿液中:水固重量比為0.8:1?1.15，水泥和粉煤灰的重量比為1:5?4:6，水泥為32.5級(jí)以上的復(fù)合硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為II級(jí)灰以上；在黏土水泥衆(zhòng)中:水泥為P.042.5普通娃酸鹽水泥,水泥加入量為100?300kg/m3，黏土水泥漿比重為1.15?1.30，水玻璃加入量為10?30L/m3 ;水泥水玻璃雙液漿:水泥漿和水玻璃漿的體積比為2:1?1:1，水泥漿中水灰重量比為2:1?0.75:1，水玻璃漿波美度為28?38° Β?。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，在距離擬建井筒較遠(yuǎn)的外圈鉆孔使用骨料和/或膨脹性材料，在距離擬建井筒較近的內(nèi)圈治理鉆孔使用水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿或水泥水玻璃雙液漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，在出現(xiàn)老窯水和/或有害氣體的治理鉆孔中使用黏土水泥漿，在需要縮短施工時(shí)間時(shí)使用水泥水玻璃雙液漿。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井筒穿越采空區(qū)地層的地面綜合預(yù)治理方法，其特征在于，在地層有空洞的地方使用骨料和/或膨脹性材料，在地層有裂隙或孔隙的地方使用水泥粉煤灰漿液、黏土水泥漿或水泥水玻璃雙液漿。
【文檔編號(hào)】E21D5/00GK103835723SQ201310553712
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】馮旭海, 高曉耕, 王志曉, 李生生, 吳瑩, 劉書(shū)杰, 孫光, 賀文, 陳慧, 肖煒 申請(qǐng)人:北京中煤礦山工程有限公司