[發明專利]廣域水下煤巖深孔承壓微爆注漿堵水方法

有效

• 申請號: 201710183670.5
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106761852B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 楊敬軒;劉長友
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D11/38
• 分類號: E21D11/38;E21D11/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種廣域水下煤巖深孔承壓微爆注漿堵水方法，通過在煤巖內打設多組鉆孔，采用深孔承壓微爆技術，一方面有效增加煤巖體內的卸壓增裂空間，另一方面充分發揮孔內裝藥周邊固液耦合傳爆介質的高效均勻傳載特性，降低炸藥爆炸劇烈超動載效應，擴大煤巖體卸壓增裂范圍，充分實現煤體內主、次導水裂隙的大空間、全方位貫通，形成大范圍裂隙孔網結構，后續的高壓注漿封堵作業將有利于煤巖體內主、次導水裂隙的全面封堵，形成廣域的注漿帷幕，大面積阻斷圍巖導水裂隙通道，堵水效果顯著，實現了孔內炸藥爆炸超動載作用下的靜態破巖增裂與圍巖廣域導水裂隙的全面封堵。

技術領域

本發明涉及一種廣域水下煤巖深孔承壓微爆注漿堵水技術，可用于廣域地表水、承壓水、地下暗河以及裂隙水影響下的煤巖增透、增裂、注漿堵水、卸壓、防沖等領域，保障富水礦區煤礦和隧道工程的高效生產和安全開挖。

背景技術

我國水資源賦存豐富，地表水、地下潛水、地下暗河及承壓水分布廣泛。在煤礦和隧道工程正常開采和開挖過程中，經常會受到不同程度的水害侵擾問題。例如，在淺埋煤層和隧道的開采與開挖過程中，受開采擾動及覆巖斷裂影響，頂板裂隙將廣泛發育貫通，波及地表廣域水源，誘發大范圍的工程滲水或突水災害；對于中深部煤層的開采，同樣由于煤層開采擾動及頂板大范圍垮斷影響，當覆巖裂隙導通富水巖層、地下暗河或承壓水層后，將給煤礦和隧道工程正常生產和開挖帶來嚴重突水隱患，威脅工人生命安全，造成巨大經濟損失；伴隨煤炭資源轉向深部開采的趨勢，深部厚及特厚煤層上方經常賦存有煤層采空區積水、潛水層、承壓含水層、地下暗河等廣域富水水源，加之厚及特厚煤層開采后的大空間頂板結構大范圍失穩垮斷聯合深部高應力的綜合作用，覆巖導水裂隙極易貫通上覆廣域富水區，從而埋下不同程度的突水隱患，不利于礦井和隧道工程的安全生產與開挖，對社會經濟和效益造成惡劣影響。

鑒于此，煤礦現場和隧道施工過程中經常采取加強水源超前物探，堅持探水和放水相結合的技術措施，防治生產施工作業過程中富水區的突水隱患。然而，對于廣域水源賦存條件下，采取常規的抽放水措施既不現實也不經濟，且受到水源探測技術精度的限制，在加強水源輔助探測技術的基礎上，往往還要再通過補打大量的探水孔加強預防，顯著增加了鉆孔的打鉆工程量及成本，加之探水和放水孔打設位置、方向以及深度等參數的確定尚存在一定盲目性，經常將探水和放水孔打設在無水或貧水區，無法及時溝通圍巖主導水裂隙，容易造成巨大的工程和經濟損失。與此同時，基于煤巖的采動卸壓影響，鑒于采場和巷道近區圍巖導水裂隙發育，工程實踐中通過采取孔內注漿封堵的措施，企圖完全封堵圍巖導水裂隙，防治富水煤巖突水隱患的發生，但由于堵水鉆孔的打設存在盲目性，往往造成圍巖鉆孔打設不能準確溝通主要導水通道。當鉆孔打設在無水、貧水或封閉裂隙區時，將導致鉆孔注漿堵水失去意義，或者即使將鉆孔打設在圍巖次導水裂隙中，并有效封堵了部分次導水裂隙通道，但由于圍巖主、次導水裂隙貫通度不大，鉆孔局部次級裂隙的注漿封堵并不能實現對圍巖主導水通道的有效封堵，在主導水通道內承壓水的持續作用下，主導水裂隙將重新溝通注漿孔封堵范圍以外的其他次導水裂隙，進而實現圍巖導水裂隙通道的重構與改道，同樣導致圍巖鉆孔注漿堵水效果欠佳。

綜上分析，廣域水源賦存條件下的抽放泄水措施既不現實也不經濟，因此準確找到或溝通圍巖主導水通道并進行及時注漿封堵，是解決廣域水源條件下煤礦和隧道工程中突水隱患的關鍵，本發明提供的廣域水下煤巖深孔承壓微爆注漿堵水技術，通過在煤巖內打設多組鉆孔，采用孔內承壓微爆技術，既有效增加了煤巖體內的卸壓增裂空間，又充分發揮了孔內裝藥周邊固液耦合傳爆介質的高效均勻傳載特性，實現了圍巖內主、次導水裂隙的充分貫通，彌補了探放水鉆孔初期打設的盲目性，加之后續的高壓注漿封堵作業將更有利于煤巖體內導水裂隙的全面封堵。煤巖體爆破裂隙孔網和主、次導水裂隙的廣泛貫通輔以高壓注漿封堵，利于形成廣域的注漿堵水帷幕，堵水效果顯著，實現了孔內炸藥爆炸超動載作用下的靜態破巖增裂與圍巖廣域裂隙的全面封堵，具有廣泛的技術推廣和應用價值。

發明內容