基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114562328A(43)申请公布日2022.05.31(21)申请号202210340439.3(22)申请日2022.04.02(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市铜山区大学路中国矿业大学科研院(72)发明人轩大洋许家林(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340专利代理师龙涛(51)Int.Cl.E21F15/00(2006.01)E21F15/04(2006.01)E21C41/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法(57)摘要本发明涉及一种基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，根据地表沉陷控制需求，对传统覆岩注浆充填技术进行了改进，将注浆层位设置在基岩顶界松散层下，可以大幅减少钻孔深度与工程量，提高钻孔施工速度，减少前期施工准备时间，利于矿井工作面快速生产；并考虑到了注浆充填对松散层内含水层的影响，根据影响不同给出了不同的应对方案，如采用的冻结帷幕方案以及后续的人造隔水层方案可以使后期最下位含水层恢复使用。本发明提出了每个工作面内施工两列，采区内相邻列的注浆钻孔交错布置的注浆钻孔布置方案，特别适用于注浆层位选在基岩顶界松散层下，利于在采区内形成厚度均匀的充填体。CN114562328ACN114562328A权利要求书1/1页1.一种基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在采区内布置多个相邻的回采工作面；S2，将注浆充填层位选定在基岩顶界松散层下，注浆压力不小于注浆层位以上松散层的重力；S3，施工探测钻孔，确定松散层内最下位含水层位置，以及该松散层下部是否存在隔水层，并确定该隔水层的厚度及强度；S4，当注浆压力不足以破坏该隔水层时，执行步骤S6‑S8；当最下位的含水层下部不存在隔水层，或者注浆压力足以破坏该隔水层时，执行步骤S5‑S10；S5，在采区边界施工若干帷幕钻孔，通过帷幕钻孔施工隔离帷幕体，将最下位含水层及以下松散层与采区外最下位含水层及以下松散层隔绝；S6，沿着工作面推进方向在各工作面内分别成列施工若干垂直的充填钻孔，每列内充填钻孔间隔布置；S7，在采区内施工若干抽水井至最下位的含水层，抽取此处的地下水作为注浆充填施工用水；S8，依次开采各工作面并通过所在工作面内的注浆钻孔进行充填，直至采完所有工作面；S9，将各注浆钻孔底部封堵，直至最下位含水层下部的某一可注性强的松散层层位，自充填钻孔向该松散层层位内注入粘土浓浆体，形成人造隔水层；S10，继续通过抽水井抽水，直至采区内最下位含水层的水被全部抽干，取消隔离帷幕体的设置，采区内最下位含水层与采区外最下位含水层连通。2.根据权利要求1所述的基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，其特征在于，步骤S1中，回采工作面之间留设煤柱。3.根据权利要求1所述的基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，其特征在于，步骤S6中，每个工作面内施工两列，采区内相邻列的注浆钻孔交错布置。4.根据权利要求1所述的基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，其特征在于，步骤S8中，所述注浆材料为粉煤灰浆体或者矸石粉浆体。5.根据权利要求1所述的基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，其特征在于，步骤S9中，当最下位含水层下部存在隔水层时，该可注性强的松散层层位选在该隔水层下。6.根据权利要求1所述的基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，其特征在于，所述隔离帷幕体为采用冻结技术形成的冻结帷幕体；所述帷幕钻孔采用定向钻孔，定向钻孔水平段位于需要冻结隔离的松散层位置。2CN114562328A说明书1/3页基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法技术领域[0001]本发明涉及煤矿充填开采领域，具体为一种基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法。背景技术[0002]覆岩隔离注浆充填技术近年来在三下采煤中发挥了积极作用，为煤矿企业解决压煤开采提供了新的思路，保障了采煤工作面上方建构筑物安全。该技术基本原理为通过对选定关键层下方的覆岩裂隙空间实施多组延伸至采动裂隙腔体内部的地面钻孔，在工作面回采过程中利用地面钻孔对裂隙腔体实施高压注浆充填，控制覆岩关键层变形和破断以控制地表沉陷，有效保护地面建构筑物安全。[0003]当地面的保护对象为农田时，其沉陷控制需求、沉陷控制的容错性要求都较低，因此在这种工况下，寻找更加经济、更加高效的注浆充填方案是本领域技术人员所渴求的，这在覆岩岩层较薄时需求更加急切。发明内容[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本发明提出一种基岩顶界松散层注浆充填控制地表沉降方法，适用于地面保护对象为农田等沉陷控制要求低的工况，尤其是覆岩岩层较薄时，包括如下步骤：[0005]S1，在