合并再建矿井采掘影响区含水陷落柱的防治方法

摘要

本发明具体为一种合并再建矿井采掘影响区含水构造防治方法，解决了现有的合并再建矿井缺乏一种针对含水陷落柱防治方法的问题。本发明将物探、钻探结合起来进行矿井水超前预探，同时超前预注浆能有效保证受矿井含水陷落柱威胁的区域采掘工作的正常进行，为煤矿尤其含水陷落柱发育的合并再建矿井的安全高效生产提供了有利的技术保障，对全国类似条件下的安全高效开采具有重要的理论意义和深远的现实意义。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下对于水害的防治方法，具体为一种合并再建矿井采掘影响区含水陷落柱的防治方法。

背景技术

近年来，我国煤矿矿井水事故时有发生，人员伤亡多、经济损失大。我国煤矿重特大事故中，水害的发生次数位于瓦斯和顶板事故之后，而在死亡人数上仅次于瓦斯事故，其所造的经济损失则高居榜首。因此，煤矿的水害防治工作非常紧迫和必要。我国煤矿矿井水事故多发生在合并再建的矿井，其主要原因是：于矿井自身及周边区域开采历史复杂，且缺乏可靠、连续的资料记载，使合并再建矿井采掘影响区范围的不确定性增大，有时因周边矿井老空、废巷沟通，采掘影响区会超出井田范围，增加矿井水防治工作的复杂性、艰巨性；水文地质资料匮乏，当前采掘影响区内开采历史及其生产技术资料如反映巷道、工作面分布的采掘工程平、剖面图等资料尤为欠缺，而现有资料的可靠性亦无保证，增加了合并再建矿井采掘生产的盲目性和不安全因素；含水构造发育区采掘工作与水灾害防治脱节等。

矿井物探技术是将地面物探技术移植到煤矿井下且适合于矿井特殊条件和工作环境的特殊物探技术。它能近距离解决矿井地质小构造问题，能探测可能影响回采工作面生产的各种地质异常体（冲刷、陷落柱、断层、潜在突水点等），达到提供回采工作面可靠地质资料之目的；能探测掘进巷道前方地质异常体，科学指导安全掘进。适用于合并再建矿井的物探技术包括井下瑞利波法、直流电法、地面及井下瞬变电磁法、无线电波坑道透视法、超前钻探法等，主要针对老窑水、含水采空区、含水陷落柱或含水断层等构造进行探测。但现有开采过程中，针对这些含水构造缺乏相应的完整的防治措施。含水陷落柱的监测一般采用井下瑞利波法和地面及井下瞬变电磁法，两者的结合，可优势互补，能较确切地超前探测拟分别确定掘进巷道迎头的含水异常构造及位置，然后通过钻探进行验证。监测完毕后如何进行治理，仍旧存在不少问题，尤其是缺乏一种针对含水陷落柱的治理方法。

发明内容

本发明为了解决现有的合并再建矿井缺乏一种针对含水陷落柱防治方法的问题，提供了一种合并再建矿井采掘影响区含水构造防治方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：合并再建矿井采掘影响区含水陷落柱防治方法，包括以下步骤：

（1）采用井下瑞利波法和地面及井下瞬变电磁法联合探测，预测富水构造位置，结合地质资料及前期巷道揭露构造情况进行综合分析，判断含水陷落柱所在位置；

（2）开始掘进施工，每次掘进前在工作面帮部打超前钻孔进行钻探，超前钻孔长为50~70米，直到超前钻孔与导水陷落柱打通，开始出水；

（3）在工作面帮部向水陷落柱所在方向斜向上布置横向的两排倾斜注浆孔，倾斜注浆孔与水平面夹角为6o，倾斜注浆孔的孔深为22m，每排倾斜注浆孔的孔口之间的间距为1m，两排倾斜注浆孔之间的排距为1.5m，两排倾斜注浆孔中间开有孔深为22m的泄水孔，利用泄水孔进行导水，同时依次对倾斜注浆孔进行注浆施工，直到泄水孔出水量明显减少；

（4）泄水孔出水量明显减少后，工作面帮部其他位置若仍存在出水点，在出水点上方500mm处斜向上布置横向的一排帷幕注浆孔，这排帷幕注浆孔数量为3个，帷幕注浆孔与水平面夹角为3°，帷幕注浆孔的孔深为15m，帷幕注浆孔之间的间距500mm，依次对帷幕注浆孔进行注浆施工；

（5）待本次掘进10m后，进行下一次打超前钻孔钻探，如有出水再进行步骤（3）和步骤（4）所述的注浆施工，如此循环往复施工直到掘进施工完全通过含水陷落柱。

步骤（3）的注浆施工将浆液压注到岩层裂隙中，经过物理化学作用，将破碎围岩和松散颗粒在短时间内胶结成整体，增强围岩稳定性和整体强度，对整个顶板和两帮起到抗破碎和加固的作用；步骤（4）的注浆施工是将浆液填充岩层空隙，凝结固化后形成隔水帷幕阻隔了水源的渗透，起到堵水防水的作用。

本发明的有益效果如下：利用特殊的超前注浆施工工艺，形成了一套针对含水陷落柱防治措施。本发明将物探、钻探结合起来进行矿井水超前预探，同时超前预注浆能有效保证受矿井含水陷落柱威胁的区域采掘工作的正常进行，为煤矿尤其含水陷落柱发育的合并再建矿井的安全高效生产提供了有利的技术保障，对全国类似条件下的安全高效开采具有重要的理论意义和深远的现实意义。

具体实施方式

合并再建矿井采掘影响区含水陷落柱防治方法，包括以下步骤：

（1）采用井下瑞利波法和地面及井下瞬变电磁法联合探测，预测富水构造位置，结合地质资料及前期巷道揭露构造情况进行综合分析，判断含水陷落柱所在位置；

（2）开始掘进施工，每次掘进前在工作面帮部打超前钻孔进行钻探，超前钻孔长为50~70米，直到超前钻孔与导水陷落柱打通，开始出水；

（3）在工作面帮部向水陷落柱所在方向斜向上布置横向的两排倾斜注浆孔，倾斜注浆孔与水平面夹角为6o，倾斜注浆孔的孔深为22m，每排倾斜注浆孔的孔口之间的间距为1m，两排倾斜注浆孔之间的排距为1.5m，两排倾斜注浆孔中间开有孔深为22m的泄水孔，利用泄水孔进行导水，同时依次对倾斜注浆孔进行注浆施工，直到泄水孔出水量明显减少；

（4）泄水孔出水量明显减少后，工作面帮部其他位置若仍存在出水点，在出水点上方500mm处斜向上布置横向的一排帷幕注浆孔，这排帷幕注浆孔数量为3个，帷幕注浆孔与水平面夹角为3°，帷幕注浆孔的孔深为15m，帷幕注浆孔之间的间距500mm，依次对帷幕注浆孔进行注浆施工；

（5）待本次掘进10m后，进行下一次打超前钻孔钻探，如有出水再进行步骤（3）和步骤（4）所述的注浆施工，如此循环往复施工直到掘进施工完全通过含水陷落柱。

具体实施过程中，步骤（3）和步骤（4）中的倾斜注浆孔和帷幕注浆孔的注浆施工步骤包括一序孔注浆和二序孔注浆，一序孔注浆使用材料为胶凝颗粒胶体堵水材料，二序孔注浆使用材料为化学溶液注浆材料。一序孔和二序孔的选择根据具体施工现场情况确定，每排孔中选取间距较大的若干孔作为一序孔，其余孔作为二序孔，这是本领域技术人员容易实现的。胶凝颗粒胶体堵水材料选用425#高强度普通硅酸盐水泥，化学溶液注浆材料选用RSS堵水材料，这都是在市场上容易买到的。