阅读说明：本技术 一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法 (One-hole multi-open ground grouting filling method above coal pillar ) 是由 朱磊 古文哲 潘浩 宋天奇 刘治成 张新福 秋丰岐 徐凯 李超 孙俊彦 李娟� 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法,该方法通过在工作面之间的煤柱上方布置注浆主钻孔,对注浆主钻孔进行下套管固井后,由注浆主钻孔分别向煤柱两侧工作面采空区施工多个二级注浆钻孔,利用地面注浆泵对煤柱两侧的工作面采空区进行高压注浆充填,以达到处理矸石等固体废弃物的目的。本发明可以避免在采空区上方施工注浆钻孔,提高钻孔施工的安全性以及钻孔结构的稳定性,同时可降低注浆钻孔的布置数量,节省注浆成本,提高地面注浆充填技术在矸石、粉煤灰等固体废弃物井下充填领域的适用性。(The invention discloses a one-hole multi-open ground grouting filling method above a coal pillar, which is characterized in that a grouting main drill hole is arranged above the coal pillar between working faces, after casing and well cementation are carried out on the grouting main drill hole, a plurality of secondary grouting drill holes are respectively constructed in working face goafs at two sides of the coal pillar through the grouting main drill hole, and the working face goafs at two sides of the coal pillar are subjected to high-pressure grouting filling by using a ground grouting pump, so that the purpose of treating solid wastes such as gangue is achieved. The invention can avoid the construction of grouting drill holes above the goaf, improve the safety of drilling construction and the stability of a drill hole structure, reduce the arrangement number of grouting drill holes, save the grouting cost and improve the applicability of the ground grouting filling technology in the underground filling field of solid wastes such as gangue, fly ash and the like.)

一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法

技术领域

本发明涉及一种注浆充填方法，尤其涉及一种适用于煤矿矸石等固体废弃物井下处置的煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法。

背景技术

近年来，随着社会环保意识的增强、以及环保政策的不断收紧，矸石、粉煤灰等固体废弃物地面排放阻力越来越大。地面注浆充填技术为矸石、粉煤灰等固体废弃物提供了一种绿色的处理方式，其技术原理是通过在采空区上方施工注浆钻孔向工作面开采后的离层空间或采空区进行注浆充填，从而达到处理矸石、粉煤灰等固体废弃物的目的。

然而传统的地面注浆充填方法存在明显的弊端，主要表现为：一、工作面煤层开采后，其上覆顶板处于不间断的运移中，需要达到数年才能完全稳定，然而传统的地面注浆充填方法钻孔施工多位于采空区上方，施工安全存在一定的隐患；二、传统的地面注浆充填多采用单个钻孔逐一进行注浆充填，由于浆体的流动性不好，所以注浆充填过程中需要布置多个钻孔才能完成注浆充填，这导致注浆成本相对较高。由于以上两点原因，传统的地面注浆充填技术在煤矿矸石等固体废弃物井下充填领域的应用受到了一定的限制，因此，亟需一种安全、经济、高效的地面注浆充填方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法，以实现提高地面钻孔施工的安全性和降低注浆充填成本的目的。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法，该方法按照传统的采煤工作面布置形式即相邻两个采煤工作面之间留设区段煤柱，当相邻的两个采煤工作面依次开采之后，通过在煤柱上方地面布置注浆钻孔对煤柱两侧的工作面采空区进行注浆充填；注浆钻孔包括自上而下连通的注浆主钻孔和二级注浆钻孔；具体包括以下步骤；

a.按照传统的采煤工作面布置形式，依次对一号工作面、二号工作面和三号工作面进行回采作业；

b.若注浆作业时，相邻的一号工作面和二号工作面已回采完成，在一号工作面和二号工作面之间的一号煤柱上方的地面布置一组注浆主钻孔，利用定向钻进技术由注浆主钻孔向一号工作面和二号工作面采空区施工二级注浆钻孔，然后将输浆管道依次连接至注浆主钻孔和二级注浆钻孔对一号工作面和二号工作面采空区进行注浆充填；

若注浆作业时，采煤工作面均尚未开采，则执行以下步骤；

c.一号工作面回采之前，在一号工作面和二号工作面之间的一号煤柱上方的地面布置一组注浆主钻孔；

d.一号采煤工作面推进过程中，依次经过各个注浆主钻孔；当一号工作面推进过第一个注浆主钻孔至50～200m的位置时，在地面利用定向钻进技术由第一个注浆主钻孔向一号工作面采空区施工二级注浆钻孔，然后将输浆管道连接至第一个注浆主钻孔和二级注浆钻孔对一号工作面采空区进行注浆充填；随着一号工作面继续推进，重复上述流程，依次利用地面注浆主钻孔向一号工作面采空区施工二级注浆钻孔，并进行注浆充填；

e.一号工作面回采即将完成，二号工作面回采之前，在二号工作面和三号工作面之间的二号煤柱上方地面再布置一组注浆主钻孔；

f.一号工作面回采完成后，二号工作面推进过程中，将依次经过其两侧煤柱中布置的注浆主钻孔；当二号工作面推进过两侧煤柱中布置的注浆主钻孔至50～200m的位置时，分别在地面利用定向钻进技术由两侧煤柱中布置的注浆主钻孔向二号工作面采空区施工二级注浆钻孔，然后将输浆管道连接至二号工作面两侧煤柱中布置的注浆主钻孔以及二级注浆钻孔对二号工作面采空区进行注浆充填；随着二号工作面继续推进，重复上述流程，依次利用二号工作面两侧的一号煤柱和二号煤柱中布置的注浆主钻孔和二级注浆钻孔对其采空区进行注浆充填；

g.重复上述过程，依次对后续工作面进行注浆充填。

本发明进一步的改进在于，地面注浆主钻孔为单开单管结构或多开多管结构。

本发明进一步的改进在于，由注浆主钻孔向工作面采空区施工二级注浆钻孔时，施工一个或者多个二级注浆钻孔并同时进行注浆充填。

本发明进一步的改进在于，二级注浆钻孔进入工作面冒落区至少5～10m。

本发明进一步的改进在于，相邻两个注浆主钻孔间距为50～200m，且注浆主钻孔施工至煤层上方3～10倍的采高处。

本发明进一步的改进在于，煤柱为区段保护煤柱、边界保护煤柱、井巷保护煤柱、三下保护煤柱或尚未开采的煤柱。

本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法，通过煤柱上方稳定区布置注浆钻孔，一方面可以避免在采空区上方施工钻孔带来的安全隐患，降低钻孔的施工难度，提高施工安全性及钻孔的稳定性；另一方面采用一孔多开的钻孔布置形式，可以降低地面钻孔的布置数量，降低注浆充填的钻孔施工成本，提高地面注浆充填技术在矸石、粉煤灰等固体废弃物井下充填领域的适用性。

附图说明

图1是本发明的采区工作面布置平面示意图；

图2是本发明的注浆钻孔布置平面示意图；

图3是本发明的注浆钻孔布置剖面示意图。

附图标记说明：

1、采煤工作面；2、煤柱；3、注浆钻孔；4、一号工作面；5、二号工作面；6、三号工作面；7、一号煤柱；8、二号煤柱；9、注浆主钻孔；10、二级注浆钻孔；11、输浆管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1至图3所示，本发明提供的一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法，按照传统的采煤工作面1布置形式即相邻两个采煤工作面1之间留设区段煤柱2，当相邻的两个采煤工作面1依次开采之后，通过在煤柱2上方地面布置注浆钻孔3对煤柱2两侧的工作面采空区进行注浆充填；所述的注浆钻孔3包括自上而下连通的注浆主钻孔9和二级注浆钻孔10；具体包括以下步骤；

a.按照传统的采煤工作面布置形式，依次对一号工作面4、二号工作面5和三号工作面6进行回采作业；

b.若注浆作业时，相邻的一号工作面4和二号工作面5已回采完成，在一号工作面4和二号工作面5之间的一号煤柱7上方的地面布置一组注浆主钻孔9，利用定向钻进技术由注浆主钻孔9向一号工作面4和二号工作面5采空区施工二级注浆钻孔10，然后将输浆管道11依次连接至注浆主钻孔9和二级注浆钻孔10对一号工作面4和二号工作面5采空区进行注浆充填；

若注浆作业时，采煤工作面均尚未开采，则执行以下步骤；

c.一号工作面4回采之前，在一号工作面4和二号工作面5之间的一号煤柱7上方的地面布置一组注浆主钻孔9；

d.一号采煤工作4面推进过程中，依次经过各个注浆主钻孔9；当一号工作面4推进过第一个注浆主钻孔9至50～200m的位置时，在地面利用定向钻进技术由第一个注浆主钻孔9向一号工作面4采空区施工二级注浆钻孔10，然后将输浆管道11连接至第一个注浆主钻孔9和二级注浆钻孔10对一号工作面4采空区进行注浆充填；随着一号工作面4继续推进，重复上述流程，依次利用地面注浆主钻孔9向一号工作面4采空区施工二级注浆钻孔10，并进行注浆充填；

e.一号工作面4回采即将完成，二号工作面5回采之前，在二号工作面5和三号工作面6之间的二号煤柱8上方地面再布置一组注浆主钻孔9；

f.一号工作面4回采完成后，二号工作面5推进过程中，将依次经过其两侧煤柱中布置的注浆主钻孔9；当二号工作面5推进过两侧煤柱中布置的注浆主钻孔9至50～200m的位置时，分别在地面利用定向钻进技术由两侧煤柱中布置的注浆主钻孔9向二号工作面5采空区施工二级注浆钻孔10，然后将输浆管道11连接至二号工作面5两侧煤柱中布置的注浆主钻孔9以及二级注浆钻孔10对二号工作面5采空区进行注浆充填；随着二号工作面5继续推进，重复上述流程，依次利用二号工作面5两侧的一号煤柱7和二号煤柱8中布置的注浆主钻孔9和二级注浆钻孔10对其采空区进行注浆充填；

g.重复上述过程，依次对后续工作面进行注浆充填。

所述的注浆主钻孔9为单开单管结构或多开多管结构。

由注浆主钻孔9向工作面采空区施工二级注浆钻孔10时，可以施工一个或者多个二级注浆钻孔10并同时进行注浆充填。

所述的二级注浆钻孔10需要进入工作面冒落区至少5～10m。

相邻两个注浆主钻孔9间距为50～200m，注浆主钻孔9需施工至煤层上方3～10倍的采高处。

所述的煤柱3为区段保护煤柱、边界保护煤柱、井巷保护煤柱、三下保护煤柱或尚未开采的煤柱。