[發明專利]一種隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法

有效

• 申請號: 202110590405.5
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113374440B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 石志遠;鄭士田;李智;姬亞東;李抗抗;趙少磊;王威;吳燕軍
• 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: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21D11/38
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜

本發明公開了一種隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法，包括下述步驟：步驟1：分析隱伏陷落柱的位置，選擇距隱伏陷落柱水平距離500～600m的地面位置為孔位；步驟2：在隱伏陷落柱范圍內確定封堵目標層，主孔沿封堵目標層進行水平鉆進；封堵目標層距煤層底板深度H，m：；T為突水系數，取0.06；P為突水水壓，MPa；步驟3：主孔到達封堵目標層后沿水平方向鉆進，當主孔遇到隱伏陷落柱后灌注骨料形成阻水段骨架，注漿加固阻水段骨架形成阻水段。本發明利用地面定向鉆快速封堵陷落柱突水，通過不同粒徑骨料灌注與控量控壓注漿快速切斷導水通道，在陷落柱內形成阻水段，將動水水源變為靜水，達到快速封堵陷落柱突水的目的。

技術領域

本發明屬于礦山突水治理技術領域，特別涉及一種隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法。

背景技術

華北型煤田隨著高強度的開采，淺部煤炭資源逐步枯竭，為保障國民經濟的穩定發展，多數礦井采掘活動不斷向深度延拓，在高地應力、高水壓的條件下，來自煤系底板奧陶系灰巖承壓水危害日趨加劇，若底板存在隱伏導水構造，在采掘擾動的影響下，將作為導水通道溝通采煤工作面，將底板強富水含水層水量導入工作面造成突水災害，而巖溶陷落柱是一種典型底板隱伏導水構造，廣泛分布于我國華北型石炭二疊系煤田，其導致的突水災害具有隱蔽性、突發性且破壞性強等特點，對煤礦安全生產危害極大。

針對導水隱伏陷落柱突水常規采用直孔巷道截流或陷落柱注漿充填的方法，但存在以下問題：（1）巷道截流時，由于巷道截面較大且動水條件下灌注進巷道的骨料隨水流運移距離較遠，難以快速在巷道中堆積接頂，治理成本高、耗時低，且這種方法沒有針對陷落柱進行針對性治理，難以快速從根本上解決突水。（2）陷落柱發育范圍較大，如果對其注漿充填需要消耗大量的材料并且在涌水量動輒幾千方每小時的條件下采用傳統的工藝技術進行骨料灌注與注漿，注漿材料會隨水流進入采空區嚴重影響搶險救援的速度，治理成本極大，（3）陷落柱的位置一般通過物探或鉆探手段難以快速準確探明，直孔對于陷落柱是點式探查與治理，效率低，成本高（4）陷落柱對應地面區域往往會產生塌陷，地面不具備直孔施工的條件。

綜上所述，在現有技術條件下，封堵陷落柱突水的主要問題是陷落柱范圍難以快速查明，材料浪費及施工費用增加。因此，亟需尋找一種簡便高效、經濟實用的方法對底板隱伏陷落柱進行快速封堵。

發明內容

本發明的目的是提供一種隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法，在導水通道某一合適位置進行骨料灌注與注漿加固，阻斷突水水源進入采煤工作面，以解決現有方法存在的封堵效率低及施工成本高的問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案包括：

一種隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法，包括下述步驟：

步驟1：分析隱伏陷落柱的位置，選擇距隱伏陷落柱水平距離500～600m的地面位置為孔位；

步驟2：在隱伏陷落柱范圍內確定封堵目標層，主孔沿封堵目標層進行水平鉆進；封堵目標層距煤層底板深度H，m：；T為突水系數，取0.06；P為突水水壓，MPa；

步驟3：主孔到達封堵目標層后沿水平方向鉆進，當主孔遇到隱伏陷落柱后灌注骨料形成阻水段骨架，注漿加固阻水段骨架形成阻水段；繼續鉆進，若發生鉆井液漏失量大于15m³/h或地層破碎，重復灌注骨料及注漿，直至主孔在平面上的延伸距離超過隱伏陷落柱的發育邊界。

可選的，沿垂直方向，在主孔上方開設分支孔，分支孔距離主孔H’進行水平鉆進：，m。

可選的，直至主孔在水平方向的延伸距離超過預判隱伏陷落柱的發育邊界20～30m。

可選的，所述的灌注骨料包括：

第一階段灌注粒徑為0.25～0.35mm的細砂顆粒；

第二階段灌注粒徑為0.5～1.0mm粗砂顆粒；