[發明專利]煤基固廢覆巖隔離注漿充填保水采煤方法

有效

• 申請號: 202210309982.7
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114607378B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 許家林;軒大洋
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00
• 代理公司: 北京智宇正信知識產權代理事務所(普通合伙) 11876
• 代理人: 李明卓

本發明涉及一種煤基固廢覆巖隔離注漿充填保水采煤方法，針對淺埋煤層開采淺部含水層下方隔水層較薄(或無隔水層)且巖層裂隙發育、采動裂隙帶雖未波及淺部含水層但水向下漏失條件，創造性提出，注漿充填開采前，首先選擇淺部含水層下基巖頂部某一裂隙發育的巖層，自充填鉆孔向該巖層裂隙內注入高濃度粘土漿體，形成人造隔水層，開采過程中，采用煤基固廢漿體同步實施覆巖隔離注漿充填，阻止覆巖采動裂隙生成、使人造隔水層免于采動破壞，消除淺層水向下漏失的原生裂隙與采動裂隙通道，雙管齊下，達到保水效果。

技術領域

本發明涉及煤礦保水開采領域，具體為一種煤基固廢覆巖隔離注漿充填保水采煤方法。

背景技術

保水采煤是煤礦綠色開采技術體系的重要組成部分，我國西部干旱、半干旱礦區，對保水開采的需求極其迫切。由于西部礦區煤層埋深相對較淺，且地層普遍缺少隔水層。開采實踐發現，盡管采動導水裂隙帶頂界距離淺層的含水層較遠，但該含水層內的水仍有一部分漏失進入了工作面。這是因為該區巖層裂隙發育，開采擾動后覆巖滲透性明顯增大，加之地層缺少隔水層，導致了淺層水向工作面漏失。如不進行保水開采，隨著開采強度增大、開采時間延長，淺層含水層的水會逐漸流失殆盡，對區域環境與生態造成影響。

覆巖隔離注漿充填技術作為一種“三下”采煤的重要方法，為煤礦企業解決壓煤開采提供了新途徑。該技術基本原理為，選定關鍵層下方的覆巖采動裂隙，施工多組至采動裂隙的地面鉆孔，在工作面回采過程中利用地面鉆孔對裂隙腔體實施高壓注漿充填，注漿壓力會對下部采空區內破碎巖體產生壓縮作用，在采空區中部形成壓實支撐區，壓實區與工作面之間留設的一定寬度的隔離煤柱共同承載上覆巖層，阻止巖層破斷，有效控制地表沉陷，保護地面建構筑物。該方法有望在保水開采中進行應用，但針對裂隙發育地層實施保水時，不僅要阻止巖層的采動裂隙，還要防止淺部含水層水順著巖層的原生裂隙向下部工作面漏失。因而，迫切需要一種新的覆巖隔離注漿充填保水采煤方法。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明提出了一種煤基固廢覆巖隔離注漿充填保水采煤方法，適用于淺埋煤層開采，且淺部含水層下方隔水層較薄或無隔水層同時下部巖層裂隙發育的情況，包括如下步驟：

S1，在采區內布置多個相鄰的回采工作面；

S2，選定基巖頂部水平裂隙發育的巖層，沿著工作面推進方向在各工作面上方的地表分別間隔施工若干垂直的充填鉆孔，充填鉆孔終孔施工至該水平裂隙發育的巖層；

S3，自充填鉆孔向該水平裂隙發育的巖層內注入高濃度粘土漿體，形成人造隔水層；

S4，基于地層巖性與厚度確定覆巖內關鍵層位置以及導水裂隙帶范圍，并在導水裂隙帶上方留設一定厚度的隔離層，選定隔離層上方的某一關鍵層作為注漿關鍵層；該注漿關鍵層的巖層底面與其下方巖層的頂面在工作面開采過程中形成注漿充填用采動裂隙空間；

S5，延伸充填鉆孔，將其終孔延伸至采動裂隙空間；

S6，依次開采各工作面并進行注漿充填，直至采完所有工作面，在各工作面內形成壓實區，有效支撐上覆巖層，既阻止巖層內出現采動裂隙，又使人造隔水層免于采動破壞，消除淺層水向下漏失的通道，達到保水效果。

優選的，所述采動裂隙空間內注入的為粉煤灰漿體或者矸石粉漿體等煤基固廢漿體。

本發明的發明點與有益效果：針對淺埋地層中原生裂隙發育與開采擾動共同作用下的淺部含水層漏失問題，創造性地將覆巖隔離注漿充填巖層控制技術與淺部含水層保護技術融為一體，相互補充，不可分割。具體的，在覆巖隔離注漿充填開采前，選擇含水層下基巖頂部某一裂隙發育的巖層，自充填鉆孔向該巖層裂隙內注入高濃度粘土漿體，形成人造隔水層，隔斷淺部含水層順巖層原生裂隙向下漏失的通道；在覆巖隔離注漿充填開采過程中，通過注漿充填壓實區支撐上覆巖層與人造隔水層，阻止巖層生成采動裂隙，也使人造隔水層免于采動破壞，消除淺層水向下漏失的原生裂隙與采動裂隙通道，雙管齊下，防止開采擾動導致淺部含水層水漏失，達到保水效果。