[發(fā)明專利]定向?qū)Я髯{封堵礦井突水技術(shù)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210095357.3
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102705005A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武強;趙蘇啟;張秋成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號: E21F16/00
• 分類號: E21F16/00;E21D11/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦井水害防治技術(shù)，特別是一種在常規(guī)注漿基礎(chǔ)上，封堵依然存在著的個別較大裂隙和相當(dāng)多的狹小裂隙或者薄弱帶、提高注漿封堵效果的定向?qū)Я髯{封堵礦井突水技術(shù)。

背景技術(shù)

我國是世界上的煤炭資源大國之一，居世界第三位。煤炭年生產(chǎn)量自20世紀80年代末以來就一直保持在10×10^8?t以上，居世界首位。在中國一次性能源的生產(chǎn)和消費構(gòu)成中，煤炭占70%以上，這就決定了煤炭生產(chǎn)在中國能源工業(yè)中的主要地位，且以煤為主要能源的格局在中國將長期存在。在煤炭資源大規(guī)模開發(fā)過程中，與煤炭資源開采有關(guān)的水害問題愈來愈突出，與此同時由水害引發(fā)的安全事故也愈來愈嚴重。這就使煤礦水害與瓦斯災(zāi)害、火災(zāi)一起構(gòu)成了煤礦主要的三大災(zāi)害。凡是影響生產(chǎn)、威脅采掘工作面或礦井安全的，增加噸煤成本，使礦井局部或全部被淹沒的礦井水，都稱為礦井水害。我國不僅是世界主要產(chǎn)煤國，而且也是受水害危害最嚴重的國家之一。據(jù)解放后的資料統(tǒng)計，1955~1985年，全國統(tǒng)配煤礦共發(fā)生突水769次（其中老窯水198次），淹井事故218起，且有逐年增長的趨勢。20世紀80年代，開灤范各莊礦的突水淹井事故中最大涌水量高達2053?m³/min，事故造成經(jīng)濟損失近5億元，損失煤炭產(chǎn)量近8.5?Mt。

據(jù)統(tǒng)計，目前受水害威脅的礦井約占國有重點煤礦礦井總數(shù)的48%以上。長期以來，煤礦水害給國家和人民帶來了巨大的經(jīng)濟損失和人身傷亡。特別是近年來，國內(nèi)能源形勢緊張，煤炭工業(yè)迅速發(fā)展，雖然制定了“預(yù)測預(yù)報，有疑必報，先探后掘，先治后采”的煤礦水害防治十六字原則，但煤礦水害事故頻頻發(fā)生。隨著煤礦開采深度增加和下組煤大規(guī)模開發(fā)，開采方式和工作面開采空間尺度的變化及機械化程度的明顯提高，水害產(chǎn)生的條件、威脅程度，以及水害形成的機理都在發(fā)生著很大的變化。在傳統(tǒng)水文地質(zhì)條件研究的基礎(chǔ)上，探索、應(yīng)用和推廣適應(yīng)新的采掘條件下的礦井防治水理論及技術(shù)，深入系統(tǒng)地研究礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，查清礦床充水水源、充水通道及充水強度，準確地預(yù)測礦井涌水量、頂?shù)装逋凰鉀Q出現(xiàn)的各種水文地質(zhì)問題，有效地遏止突水造成的危害，合理地解決帶壓開采中防治水的問題以及礦井遭受水災(zāi)后的快速復(fù)礦治理是當(dāng)前一項非常重要和緊迫的任務(wù)。對煤炭企業(yè)向高產(chǎn)、低耗、安全和集約化生產(chǎn)方向發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和長遠意義。

截流注漿技術(shù)是指根據(jù)礦井的具體水文地質(zhì)條件和水害類型與特點，采用專門的設(shè)備及工程，把配制好的膠凝材料漿液或骨料壓入含水層、隔水層中的空隙、斷裂破碎帶、溶隙、溶洞、陷落柱、井巷及突水口等，并使之?dāng)U散、固結(jié)，從而起到堵塞過水通道、充填導(dǎo)含水空隙、增大巖石強度或加強頂?shù)装甯簦ㄗ瑁┧饔玫募夹g(shù)。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于發(fā)生水害的礦井搶險治理過程中。

常用的礦井截流注漿技術(shù)，按工程性質(zhì)可劃分為含水層截流帷幕注漿、含水層改造注漿、隔水層加固注漿、突水點堵水注漿、井巷封堵注漿、井筒截流帷幕注漿；按工程施工時間可劃分為預(yù)注漿、出水后注漿；按受注層中地下水運動狀態(tài)可劃分為靜水注漿、動水注漿；按使用的注漿材料可劃分為水泥漿液注漿、粘土漿液注漿、化學(xué)漿液注漿、混合漿液注漿，等等。截流注漿技術(shù)適用于礦井主要充水含水層的動態(tài)補給量大且穩(wěn)定，補給通道位置明確且相對集中，含水層或構(gòu)造薄弱帶應(yīng)具有良好的可注性條件，且能夠確保注漿固結(jié)體的強度穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性，等等。

早在1802年，法國的夏爾斯貝林尼用自己設(shè)計的沖擊泵注入粘土和石灰漿液，修復(fù)被水流侵蝕的擋潮閘的礫石地基工程，被稱為注漿施工的開始。1880~1905年，當(dāng)時在法北部和秘魯?shù)拿旱V工作的羅伊曼克斯、波蒂埃爾、薩克雷埃爾、弗蘭土等組成礦山技術(shù)小組，在涌水量大的立井施工中，進行硅酸鹽水泥的注漿試驗，研制出高壓注漿泵，并且對注漿材料的配方和注漿施工等有關(guān)問題作了改進。化學(xué)注漿最早是在1920年，由德國的尤斯登（Joosten）注入水玻璃和氯化鈣。