[發明專利]一種基于復合納米注漿封閉的留小煤柱沿空掘巷施工方法

有效

• 申請號: 202011160081.3
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112267884B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 金聲堯;錢德雨;郭豐;王蘇健;趙世帆;楊興國;崔琦
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司;中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;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: 李悅聲

本發明公開了一種基于復合納米注漿封閉的留小煤柱沿空掘巷施工方法，普遍適用于長壁工作面開采領域。本工作面回采時，在區段回風巷道煤柱側幫部表面噴涂薄噴襯層，待然后在煤柱側幫布置注漿孔和注漿裝置；施工準備完畢后，先向回風巷道煤柱側幫部的注漿孔中注超細水泥，實現幫部淺表發育裂隙的封堵加固；在超細水泥注漿完畢后，調整注漿壓力，注入納米硅溶膠漿材，實現對幫部中、深部微細小裂隙進行封堵加固，大大縮小所需要的區段煤柱尺寸，在隔絕采空區瓦斯、水的同時，提高了小煤柱的承載力，降低煤柱區側向支撐壓力峰值及巷道維護成本，大大減少了煤炭資源浪費。

技術領域

本發明涉及一種留小煤柱沿空掘巷施工方法，尤其適用于煤礦井下受開采擾動影響嚴重的區段回采巷道的一種基于復合納米注漿封閉的留小煤柱沿空掘巷施工方法。

技術背景

目前，我國煤礦普遍采用長壁采煤法，在回采巷道掘進時，為防止上區段采空區積水及瓦斯涌入本區段運輸巷道，一般采用留設區段護巷煤柱，煤柱尺寸一般高達20～60m，該方法雖能對采空區積水及瓦斯起到較好的封閉作用，但由此產生大量煤炭資源浪費，同時本區段運輸巷處于側向支撐壓力峰值區，導致巷道變形嚴重，維護成本大大增加，嚴重影響井下人員生命安全，制約煤礦高產高效。

基于以上情況，留設小煤柱沿空掘巷逐步發展，其煤柱尺寸可留設在10m以下，為提高小煤柱承載力，提出注水泥漿加固，在節省煤炭資源，提高回收率的同時，改變下區段運輸巷所在側向支撐應力增高區位置，減小巷道變形，降低護巷成本，但由于水泥漿顆粒粒徑因素制約，只能加固淺表裂隙發育區域，而對于中深部微細小裂隙發育區域不能起到加固改性的作用，加上煤柱尺寸減小，承載力降低，微細小裂隙發育導致采空區瓦斯、積水不斷滲入下區段回采巷道，對員工安全產生威脅，制約正常生產。

因此目前缺少一種適用于長壁工作面，具有高防滲，高承載的小煤柱沿空掘巷施工方法。

發明內容

技術問題：針對現有技術的不足之處，提供一種結構簡單，區段護巷煤柱尺寸合理，資源浪費小，同時防水防瓦斯滲漏效果好，能夠提高小煤柱承載力，減小巷道變形，維護成本低的基于復合納米注漿封閉的留小煤柱沿空掘巷施工方法。

技術方案：本發明的基于復合納米注漿封閉的留小煤柱沿空掘巷施工方法，其步驟如下：

隨著本區段工作面的推進，在本區段回風巷道的煤柱側幫部表面噴涂薄噴襯層，然后沿著煤柱側幫隨著工作面推進方向間隔設置多組注漿孔，注漿孔孔深小于預留區段護巷小煤柱的寬度，在注漿孔中利用止漿塞設置注漿裝置；先利用注漿裝置向注漿孔中注入超細水泥，利用超細水泥充填煤柱幫部淺表發育出的裂隙，之后通過注漿裝置向注漿孔注入納米級硅溶膠漿液將靠近孔底的中、深部的微、細小裂隙封閉，最終使任意相鄰的兩個注漿孔注入的超細水泥和納米級硅溶膠漿液充填范圍重疊從而封閉充填煤柱側幫中的注漿鉆孔范圍內所有的孔隙和微小裂隙，繼續下區段工作面施工后即可在煤柱側幫中施工出區段護巷小煤柱。

具體步驟如下：

a.在本區段工作面回采之前，根據圍巖的破碎情況在區段回風巷道煤柱側間隔布置多組注漿孔并覆蓋整個回風巷道煤柱側墻面，每組注漿孔有一個或多個注漿孔，在注漿孔中先后設置止漿塞和注漿裝置；

b.本區段工作面回采之前，在區段回風巷道煤柱側幫部噴涂薄噴襯層；

c.利用覆蓋整個風巷道煤柱側墻面的注漿裝置向煤柱側墻注入超細水泥，從而使超細水泥對幫部淺表發育裂隙進行封堵，從而修補巷道中存在的裂痕，注漿完成后清洗管路；

d.完成超細水泥注漿并在超細水泥初凝之前，更換注漿裝置的供料管路對煤柱側墻注入納米級硅溶膠漿液，不但利用納米級硅溶膠漿液對注漿管及注漿孔中的超細水泥進行沖洗，還對幫部中、深部的微、細小裂隙進行封閉，起到注漿圍巖加固作用；在超細水泥初凝后繼續注入納米級硅溶膠漿液，利用納米級硅溶膠漿液繼續封閉超細水泥初凝后內部結石體存留的微納米裂隙，從而加固超細水泥，并提高整體的防滲性能；