[发明专利]一种大倾角竖直裂隙地层的注浆堵水方法

摘要

本发明提供一种大倾角竖直裂隙地层的注浆堵水方法，应用于煤矿立井的施工，包括定义工作面、施工止浆垫、壁后注浆、工作面预注浆等步骤。本发明将壁后注浆与工作面预注浆相结合，在工作面预注浆之前进行壁后注浆，施工封水圈，加强注浆效果；工作面预注浆施工止浆垫，科学计算止浆垫厚度，并对止浆垫进行注浆加固，可以实现注浆终压达到12Mpa，增大注浆扩散半径，增强注浆效果；壁后注浆和工作面预注浆结合，对沿井筒方向发育的大倾角裂隙进行预注浆封堵加固，掩护井筒掘砌施工，创建安全施工条件。

主权项

1.一种大倾角竖直裂隙地层的注浆堵水方法，应用于煤矿立井的施工，其特征在于，所述大倾角竖直裂隙的倾角为50‑70°，所述方法包括如下步骤：步骤1，定义工作面：煤矿立井的施工过程中，将揭露大倾角竖直裂隙的下方8‑10米位置处定义为工作面；步骤2，施工止浆垫，依次包括如下步骤：2.1，提升模板：将模板下放至所述工作面并拆除模板底刃角，然后将模板提至距离工作面2‑3.5m处；2.2，工作面清理：在挖设集水坑之前，清理所述工作面直到硬底并找平；2.3，挖设集水坑：由所述工作面向下挖设所述集水坑，用于滤水和集水，集水坑（ 9） 的尺寸为长×宽×高为2m×1.5m×1m；2.4，钻探水孔：从所述工作面向下钻2‑4个探水孔，全部所述探水孔呈圆形等距分布，测定不同深度时探水孔的涌水量；2.5，预埋注浆孔孔口管：从所述工作面向下布置16‑18个预钻孔，预钻孔的直径为110‑120mm、深度为1‑1.5m，每个所述预钻孔的起始口距井壁均为0.9‑1.5m，每个预钻孔内预埋注浆孔孔口管，所述注浆孔孔口管的露出所述工作面的管口高出所述工作面2.5‑3.5m，所述预钻孔均为径向斜孔，每个所述预钻孔终点向下的延长线可以落在井筒荒断面外，所述预钻孔或所述注浆孔的倾角为80‑85°；所述预钻孔在所述工作面上呈圆形等距分布；2.6，预埋检查孔孔口管：从所述工作面向下钻出3个检查孔并预埋检查孔孔口管，所述检查孔孔口管的露出所述工作面的管口高出所述工作面2.5‑3.5m；3个所述检查孔分别位于所述井筒内东、西、北方向上；所述检查孔的直径为110‑120mm、深度为45‑50m，预埋的检查孔孔口管进入钻孔的深度为1‑1.5m；所述检查孔的方向与井筒的中心轴平行；2.7，浇注止浆垫：然后在所述工作面的上面浇注浆液形成止浆垫；将所述集水坑中的水抽干后填至与所述工作面齐平，然后在所述工作面的上面浇注混凝土浆液形成所述止浆垫；所述止浆垫的厚度B通过如下公式计算：B＝P₀·r/σ+0.3r；式中：B为止浆垫的厚度，单位为m；P₀为注浆终压，单位为Mpa；r为井筒半径，单位为m；σ为止浆垫混凝土允许抗压强度；所述注浆终压根据实测注浆孔内出水的静水压力确定，取所述静水压力的2.5倍；2.8，架设输浆管路：当储浆池设置在煤矿立井外时，所述储浆池连接输浆管的一端，所述输浆管的另一端通过软高压胶管与所述注浆孔孔口管连接，所述储浆池、所述输浆管、软高压胶管和所述注浆孔孔口管形成所述输浆管路；步骤3，壁后注浆：在所述步骤2中的所述止浆垫凝固后，在所述工作面上方距所述工作面2‑3m的井壁上倾斜向下钻16‑20个壁后注浆孔，并埋入壁后注浆孔孔口管，然后在壁后注浆孔中进行注浆，作为工作面预注浆的封水圈，所述壁后注浆孔的倾斜角度为70‑75°；步骤4，工作面预注浆，包括如下步骤：4.1，止浆垫加固：在步骤3壁后注浆结束且所述止浆垫强度符合要求后，自所述注浆孔孔口管内继续向下钻直径为70‑80mm、深度为4‑6m的孔并注入浆液，用于对止浆垫进行加固；4.2，分段注浆：在步骤4.1完成后，进行分段钻孔和分段注浆，直至钻孔至注浆孔的设计深度并完成注浆，其中分段钻孔的标准包括：在所述注浆孔孔口管内继续钻孔，当涌水量≥1.5m³/h时停钻并进行该段注浆孔的注浆；所述分段注浆标准包括：当注入浆液的量达到50‑60L/min并且注浆压力达到注浆终压后，继续以同样压力注入水灰比为2:1的稀浆液，20‑30min后停止此段注浆孔的注浆；所述分段钻孔和分段注浆包括：自所述注浆孔孔口管内向下继续钻孔，涌水量≥1.5m³/h时停钻并注入浆液，当注浆满足分段注浆标准后停止注浆并等待浆液冷凝；然后继续向下钻孔，涌水量≥1.5m³/h时停钻并注入浆液，当注浆满足分段注浆标准后停止注浆并等待浆液冷凝；重复上述钻孔和注入浆液的步骤，直至钻孔至设计深度并注入浆液，当最后一段注浆孔的注浆满足分段注浆标准后停止注浆并等待浆液冷凝；4.3，完成整个单孔注浆：待4.2完成后，对各个注浆孔进行扫孔至设计深度，若涌水量≥1.5m³/h则注入浆液，直至满足单孔注浆结束标准后停止注浆并封孔；单孔注浆结束标准包括：每个注浆孔的注浆压力达到注浆终压12MPa或注入量小于30‑40L/min时封孔结束此孔的注浆；4.4，工作面预注浆的检验和补注：采用检验孔法对工作面预注浆效果进行检验和补注，从而使工作面预注浆满足注浆效果；所述检验孔法，包括：待步骤4.3完成后，利用不同检查孔对整个工作面的注浆效果进行检测，如果第一个检查孔的涌水量≥1.5m³/h则注入浆液，直至满足所述单孔注浆结束标准后停止注浆并封孔，如果第一个检查孔的涌水量未超过1.5m³/h，则直接封孔；如果第二个检查孔的涌水量≥1.5m³/h则注入浆液，直至满足所述单孔注浆结束标准后停止注浆并封孔，如果第二个检查孔的涌水量未超过1.5m³/h，则直接封孔；如果第三个检查孔的涌水量≥1.5m³/h则注入浆液，直至满足所述单孔注浆结束标准后停止注浆并封孔，如果第三个检查孔的涌水量未超过1.5m³/h，则直接封孔。