一种老采空区下伏近距离煤层覆岩隔离注浆充填开采方法技术领域
本发明涉及控制煤矿开采沉陷及“三下”压煤开采领域,特别涉及一种老采空区下
伏近距离煤层覆岩隔离注浆充填开采方法。
背景技术
建(构)筑物下压煤开采一直是困扰我国煤炭企业的重大难题,这在我国经济发
达、人口密集、征迁费用高的东、中部尤为突出,解决好建(构)筑物下压煤开采问题可促进
矿区工农业协调发展。近年来,充填开采技术在我国建(构)筑物下压煤开采中得到了快速
发展与应用,常用的有采空区充填(如固体密实充填、膏体充填、高水充填)、覆岩隔离注浆
充填采煤技术。专利ZL201210164929.9公开了一种采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法,
该方法将采区划分为若干个采煤工作面,并在采煤工作面之间留设一定宽度的隔离煤柱,
自采煤工作面上方的地表施工若干组垂直于煤层的注浆钻孔,在工作面回采过程中通过注
浆钻孔向采煤工作面上方的离层中注入粉煤灰浆体,从而有效控制地表沉陷,实现不迁村
采煤。然而,实践中有大量的压煤为老采空区下伏近距离压煤,地层中赋存两层间距较近的
煤层且上层煤已采用全部垮落法进行回采,回采后地面进行了复垦并建设了建(构)筑物,
当下层煤开采时就需要采用充填采煤方法以保护地面建(构)筑物。对于这类情况而言,按
照专利ZL201210164929.9所公开的技术,钻孔施工深度可能会进入综合导水裂隙带以内,
使注入的浆体直接进入下煤层回采工作面内,不仅影响矿井生产安全也无法实现保护地面
建(构)筑物的目的。此外,上层煤采后覆岩内会残余部分离层(尤其是在采空区边界上方位
置),老采空区内也会有大量残余裂隙,下煤层工作面开采时会使该部分裂隙快速传递至地
表,由于无法及时注浆而使建筑物达不到保护要求,甚至产生破坏。因此有必要形成老采空
区下伏近距离煤层覆岩隔离注浆充填开采方法,以便准确确定注浆钻孔布置方案以及注浆
充填方案,从而提高地表沉陷控制效果,实现不迁村采煤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种老采空区下伏近距离煤层覆岩隔离注浆
充填开采方法,以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的,本发明提供以下的技术方案:一种老采空区下伏近距离煤层覆
岩隔离注浆充填开采方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)下煤层采区划分为若干个采煤工作面,并在工作面之间设有留设隔离煤柱;
2)依次在若干个采煤工作面上方的地表向煤层方向垂直施工若干组注浆钻孔;
3)在采煤工作面回采之前进行第一阶段注浆;
4)采煤工作面进行回采,当采煤工作面回采至距注浆钻孔10~30m时,进行第二阶
段注浆充填。
作为优选,所述步骤2)中,注浆钻孔包括一个主注浆钻孔和一个辅助注浆钻孔。
作为优选,所述辅助注浆钻孔布置在上煤层采空区上方且与上煤层采空区边界的
距离为20~40m。
优选的,所述主注浆钻孔和辅助注浆钻孔深度控制在综合导水裂隙带顶界上方的
隔水层以上。
采用以上技术方案的有益效果是:本发明对于老采空区下伏近距离煤层覆岩隔离
注浆充填开采方法而言,注浆钻孔终孔与综合导水裂隙带之间留设了足够厚度的隔水层,
注入的浆体不会进入下煤层回采工作面内,保证井下安全生产。辅助注浆钻孔定位于上层
煤采后残余离层发育区,增大残余离层的预注浆量。下煤层回采前的预注浆方法(第一阶段
注浆)可充填上层已采煤层在覆岩内残余的离层,同时对上层已采煤层老采空区内裂隙产
生压密作用,为下层煤注浆充填回采打下基础。
第一阶段注浆,即采前预注浆,目的是充填老采空区上方覆岩中残余离层同时压
密老采空区内的裂隙;下煤层工作面按照常规的方法回采,当下煤层工作面回采至距注浆
钻孔10~30m时,进行第二阶段注浆充填,即充填下煤层工作面回采所产生的新的离层空
间。
与已有技术采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法相比,消除了上煤层开采时导致
的残余裂隙,提高了钻孔注浆能力与地表沉陷控制效果。
附图说明
图1是本发明的注浆钻孔布置平面图
图2是本发明中第一阶段注浆充填时注浆钻孔布置剖面图
图3是本发明中第二阶段注浆充填时注浆钻孔布置剖面图
图中:1-工作面;2-隔离煤柱;3-采空区边界;4-主注浆钻孔;5-辅注浆钻孔;6-地
表;7-岩层;8-上煤层残余离层;9-隔水层;10-综合导水裂隙带顶界;11-上层煤;12-老采空
区;13-下煤层;14-下煤层离层。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
下面结合附图对本发明的一个实施例做进一步描述:
(1)将下煤层采区划分为若干个工作面1,并在工作面之间留设隔离煤柱2,依次在
若干个采煤工作面1上方的地表6向煤层13方向施工若干组注浆钻孔,每组钻孔含一个主注
浆钻孔4和一个辅助注浆钻孔5。根据上煤层采空区边界3对每组的辅助注浆钻孔5的位置进
行调整(主注浆钻孔4位置不变),辅助注浆钻孔5布置在上煤层采空区12内且与上煤层采空
区边界3的距离为20~40m。
(2)计算两层煤采后的综合导水裂隙带高度,注浆钻孔穿过岩层7,注浆钻孔终孔
深度选在综合导水裂隙带顶界10上方的隔水层9以上。
(3)在下煤层工作面1回采之前进行第一阶段注浆,即采前预注浆,老采空区位于
上煤层11,目的是充填老采空区12上方覆岩中残余离层8同时压密老采空区12内的裂隙。
(4)下煤层工作面1按照常规的方法回采,当下煤层工作面1回采至距注浆钻孔10
~30m时,进行第二阶段注浆充填,即充填下煤层13工作面1回采所产生的新的离层14空间。
(5)如此循环,直至完成整个采区隔离注浆充填采煤。
结合某矿II2采区实施例做具体说明:
(1)划分下煤层工作面并留设隔离煤柱。依据II2采区地质信息确定下煤层9#煤的
工作面宽度为150m,首采面为II923工作面。
(2)注浆钻孔布置。II923工作面回采之前在其正上方施工2组注浆钻孔,每组注浆
钻孔分别含一个主注浆钻孔一个辅助注浆钻孔,其中辅助注浆钻孔位于已采的7#煤层老采
空区正上方且距7#煤层老采空区边界20m。7#、9#两层煤采后的综合导水裂隙带高度位于距
7#煤层上方45m,即位于9#煤层上方85m(7#煤层位于9#煤层上方40m),在综合导水裂隙带上
方留设20m厚的隔水层,最终注浆钻孔终孔深度位于离9#煤层上方105m。
(3)实施第一阶段注浆充填。在II923工作面回采之前通过注浆钻孔对覆岩内残余
的7#煤离层裂隙进行注浆充填,同时压密7#煤老采空区内裂隙,当注浆压力大于3MPa时停
止注浆充填。
(4)实施第二阶段注浆充填。采用综合机械化采煤技术回采II923工作面,当工作
面开采至距注浆钻孔20m时,通过注浆钻孔向9#煤回采产生的新的离层空间进行注浆充填。
(5)重复步骤(1)、(2)、(3)、(4),依次继续接替工作面的作业。
本发明对于老采空区下伏近距离煤层覆岩隔离注浆充填开采方法而言注浆钻孔
终孔与综合导水裂隙带之间留设了足够厚度的隔水层,注入的浆体不会进入下煤层回采工
作面内,保证井下安全生产。辅助注浆钻孔位置调整后可位于上层煤采后残余离层发育区,
增大残余离层的预注浆量。下煤层回采前的预注浆方案(第一阶段注浆)可充填上层已采煤
层在覆岩内残余的离层同时对上层已采煤层老采空区内裂隙产生压密作用,为下层煤注浆
充填回采打下基础。
第一阶段注浆,即采前预注浆,目的是充填老采空区上方覆岩中残余离层同时压
密老采空区内的裂隙;下煤层工作面按照常规的方法回采,当下煤层工作面回采至距注浆
钻孔10~30m时,进行第二阶段注浆充填,即充填下煤层工作面回采所产生的新的离层空
间。
与已有技术采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法相比,消除了上煤层开采时导致
的残作裂隙,提高了钻孔注浆能力与地表沉陷控制效果。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员
来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明
的保护范围。