[發明專利]一種煤礦井下防治突水潰砂的方法

無效

• 申請號: 201310703769.5
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103643994A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 徐拴海;李雄偉;邢龍龍;吳璋;王曉東;楊永健
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

技術領域

本發明屬于采礦工程煤礦防治水技術領域，具體涉及一種煤礦井下防治突水潰砂的方法。

背景技術

在淺埋煤層開采工作面通過上覆基巖層較薄且基巖以上為富水松散層區域時，煤炭開采造成的巨大采空區空間，可能導致上覆基巖破斷形成的裂縫將松散層富水區域的水和砂導入礦井內，發生突水潰砂事故，造成嚴重礦井災害和損失。當前煤礦綜采工作面在通過該種區域時，主要采用合理設置煤柱、地面鉆孔注漿改造松散層特性和井下鉆孔注漿改造松散層特性三種做法。留設煤柱法嚴重降低回采率，且涉及擾亂正常開采作業和設備搬家的問題，該種方法目前較為成熟，也是在通過特殊位置較常采用的方法。地面鉆孔注漿改造松散層特性技術是一種較好的方法，首先是地面容易操作且經濟，其次是不會干擾井下正常采煤作業，但當前涉及地面占地問題，由于現在高昂的占地補償費用，導致該種方法在很多煤礦無法實施。而井下鉆孔注漿改造松散層特性技術是一種折中的方法，在工作面尚未推進至基巖較薄且基巖上有厚富水松散層區域時，通過在井下鉆孔注漿加固松散層，達到防止突水潰砂的目的，既不干擾正常采煤計劃和作業又相對節省開支和保護資源。

該項技術已經在神府礦區多個綜采工作面得到應用，成功通過了基巖薄且基巖上覆厚富水松散層區域，而沒有發生突水潰砂災害。首次利用該項技術時通過兩個工作面，該兩個相鄰工作面采厚為4米，采寬為260米，兩個工作面分別多回收資源32.7萬噸和41.5萬噸，實現新增產值44520萬元，利潤29680萬元，節省地面工程征地費用500萬元。該項技術在存在突水潰砂災害威脅礦井的應用，不但為礦井節省了投資，且提高了資源的回采率，降低了對地面生態環境與地下水系統的影響。多個成功的案例證明采用井下向厚松散層富水區域高壓注漿方式改造淺埋煤層薄基巖頂板物理力學特性來預防突水潰砂災害是十分有效的，其技術效果和經濟效果非常明顯。

井下鉆孔高壓注漿改造松散層特性技術是在鉆孔中進行高壓注漿，其中涉及注漿管和保持高壓問題，通過鉆桿進行注漿，其優點是不用另加注漿管，但其缺點較為突出，鉆機必須配合注漿，效率較低，每隔一段時間必須活動鉆桿以防漿液凝固鉆桿抱死，影響了鉆機的鉆探作業，另外如要保持高壓必須使用較長的孔口管，以防造成煤層頂板破裂冒落，且該方法不能實現僅對目標地層注漿，注漿過程是對全孔注漿。

在鉆孔形成后下入專門注漿管進行注漿可解決上述問題，但下設注漿管需要新的保障技術。在利用一次性鉆頭裝置將注漿管下設并固定在設計層位后，需首先進行固結注漿管，實現注漿管的良好固結和對特定層位注漿是井下鉆孔高壓注漿改造松散層特性技術體系的重要組成部分，固管效果良好是實現對特定地層注漿的前提。在成功將注漿管下設和固結至特定層位后，將采用高壓漿液對厚松散層一定層位進行注漿改造，保持高壓和對特定層位注漿需要有專門的下管、固管和注漿技術進行保障。本發明所述內容就是一種新型煤礦井下防治突水潰砂方法，可以解決保持高壓和對特定層位注漿需要有專門的下管、固管和注漿等技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤礦井下防治突水潰砂的方法，解決了利用廉價鉆頭下設注漿管問題，以及利用廉價注漿管對特定層位進行高壓注漿的固結注漿管和高壓注漿問題。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種煤礦井下防治突水潰砂的方法，包括利用一次性鉆頭下設注漿管、一次性鉆頭鉆帽與鉆體脫離退出、固結注漿管和對特定地層注漿四部分。

第一步，利用一次性鉆頭下設注漿管：將一次性鉆頭鉆體3與鉆桿4連接，注漿管8穿過鉆桿4內通孔，一次性鉆頭鉆帽2與注漿管8通過注漿管與鉆頭連接件6連接于鉆帽內注漿管固定桿5上，并將連接好的鉆桿、鉆頭、注漿管通過鉆機送入鉆孔；

第二步，一次性鉆頭鉆帽與鉆體脫離退出：在將鉆頭送至設計層位后，鉆桿4回退，一次性鉆頭鉆帽2與一次性鉆頭鉆體3脫離，逐漸將鉆桿4全部退出，用注漿管固結料10將注漿管8與孔口管9粘結，并穿過注漿固結料10設置固管注漿管12，在注漿管8和固管注漿管12上分別設置注漿管止漿閥13和固管注漿管止漿閥14；

第三步，固結注漿管：通過固管注漿管12向鉆孔1注漿，同時打開注漿管止漿閥13，注漿至漿液由出漿孔7溢出并從注漿管8孔口返出，停止注漿并關閉固管注漿管止漿閥14，等待注漿管8與注漿鉆孔1固化；

第四步，對特定地層注漿：在注漿管8與注漿鉆孔1完全固化后，通過注漿管8向鉆孔1內注漿，漿液由設置在注漿管8上的出漿孔7進入待注漿的地層，因出漿孔7僅在設計層位的注漿管8段有，因此可實現對特定地層的注漿。