一种矿井突水治理方法技术

本发明专利技术公开了一种矿井突水治理方法，属于矿井突水治理技术领域，该方法将晶胞填隙模型和紧密堆积法引入矿井突水治理中；首先，根据突水位置信息，施工，并下放套管；然后，依次注入砾石、砂砾、粗砂、细砂和粉砂中的一种或多种，注入浆液加固，完成初次封堵；砾石的注入可实现封堵中对突水通道的初步封堵，可有效防止水流过大导致骨料冲走造成的浪费；逐级注入的方式可使封堵材料达到相对最大密实度，进而实现最佳的突水通道封堵效果，提高对突水通道的治理能力。最后，通过对初次封堵效果进行检验，并根据检验结果对突水通道进行再次封堵，进一步保证对突水通道的有效封堵，解决现有技术中矿井突水通道封堵时材料浪费和治理效果不佳的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井突水治理方法


[0001]本专利技术属于矿井突水治理
，涉及一种矿井突水治理方法。

技术介绍

[0002]矿井突水往往会引起淹没矿井、人员伤亡、设备受损等重大安全事故，是煤矿生产经常遇到的重大灾害之一。其主要原因可归结为生产活动导致矿井与突水水源连通，致使大量的水进入矿井从而引发一系列安全事故。其矿井与突水水源连通的通道被称为突水通道。
[0003]矿井突水治理一直是困扰煤矿生产的一大技术难题。其核心理念是通过各种手段对突水通道进行封堵，隔绝矿井与水源的联系，从而防止水进一步进入矿井，再对多余的矿井水进行抽水排放，从而达到治理效果。
[0004]目前，较为普遍的治理方法为先对矿井突水情况进行分析，然后通过井上井下钻探施工，向突水通道中注入骨料、浆液、或其他生物化学材料等，待其凝固便可封堵突水通道。其中在注入骨料浆液的时候往往是同一级配或同一配方一次注入，即便是发现骨料漏失也只能通过持续增大注入的量来实现封堵。这种方法的缺点就是，如果骨料颗粒过大则很难注入，如果颗粒过小又很容易被水冲走，造成材料的大量浪费还达不到治理效果，即便最终选对了级配，同一粒径颗粒之间存在的较大空隙还是会影响治理效果。
[0005]因此，无论哪种方式注入骨料和浆液，都会引起材料的浪费和治理效果差的问题，进而无法满足矿井突水治理
的封堵要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术中的矿井突水通道封堵时材料浪费和治理效果不佳的问题，提供一种矿井突水治理方法，该方法基于晶胞填隙模型和紧密堆积法实现对矿井突水通道封堵的同时，有效避免封堵材料的浪费，使封堵材料达到相对最大密实度，从而保证突水通道的封堵效果。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]本专利技术提供一种矿井突水治理方法，包括以下步骤：
[0009]S1：根据突水水源、突水点、突水量以及突水通道类型及位置，向突水通道水源侧处钻井施工，并下放套管；
[0010]S2：根据突水量，向突水通道中依次注入砾石、砂砾、粗砂、细砂和粉砂中的一种或多种，最后注入浆液加固，完成初次封堵；
[0011]S3：检验封堵效果，分析突水点和突水量；
[0012]S4：将突水量与矿井设计安全涌水量进行比较，当突水量大于矿井设计安全涌水量时，根据突水点和突水量，进行再次封堵，并执行S3，直至突水量小于矿井设计安全涌水量；当突水量小于矿井设计安全涌水量时，向突水通道中注入浆液加固或抽放排水治理，完成矿井突水的治理。
[0013]进一步地，S1的具体操作为：
[0014]根据矿山前期勘察资料和现场情况，确认突水点和突水量，并预测突水水源及突水通道情况；
[0015]采用垂直钻井或定向水平钻井的方法向突水通道水源侧钻进，至遇到持续漏浆、塌孔、卡钻情况，停止钻进；并在钻孔内下入注浆套管，连接注浆设备。
[0016]进一步地，S4中将突水量与矿井设计安全涌水量进行比较，当突水量大于矿井设计安全涌水量时，根据突水点和突水量，进行再次封堵，并执行S3，直至突水量小于矿井设计安全涌水量的具体操作为：
[0017]当突水量大于矿井设计安全涌水量时，在主孔周围施工，设置分支孔，并下放套管；
[0018]当突水点的突水量大于300m3/h时，则通过管套向突水通道中依次注入砾石、砂砾、粗砂、细砂和粉砂，最后注入浆液加固，执行S3；
[0019]当突水点突水量大于200m3/h小于等于300m3/h时，则通过管套向突水通道中依次注入砂砾、粗砂、细砂和粉砂，最后注入浆液加固，执行S3；
[0020]当突水点突水量大于100m3/h小于等于200m3/h时，则通过管套向突水通道中依次注入粗砂、细砂和粉砂，最后注入浆液加固，执行S3；
[0021]当突水点突水量大于矿井设计安全涌水量小于等于100m3/h时，则通过管套向突水通道中依次注入细砂和粉砂，最后注入浆液加固，执行S3；
[0022]直至突水量小于矿井设计安全涌水量。
[0023]优选地，所述分支孔和主孔之间的距离为30～50m。
[0024]优选地，所述砾石的粒径为38～42mm。
[0025]优选地，所述砂砾的粒径为10～11.5mm。
[0026]优选地，所述粗砂的粒径为2.74～3.15mm。
[0027]优选地，所述细砂的粒径为0.75～0.86mm。
[0028]优选地，所述粉砂的粒径为0.21～0.24mm；所述浆液中水泥颗粒的粒径小于等于0.05mm。
[0029]优选地，所述矿井设计安全涌水量为30m3/h。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术提供一种矿井突水治理方法，该方法根据突水水源、突水点、突水量以及突水通道类型及位置，向突水通道水源侧处钻井施工，并下放套管，然后在管套中依次注入砾石、砂砾、粗砂、细砂和粉砂，最后注入浆液加固，完成初次封堵；砾石的注入可实现初次封堵中对突水通道的初步封堵，有效防止水流过大导致骨料冲走造成的浪费；其次，将晶胞填隙模型和紧密堆积法引入矿井突水通道封堵技术中来，采用砾石、砂砾、粗砂、细砂和粉砂依次注入的方式对突水通道进行初次封堵，除可以使材料避免浪费外，还可使封堵材料达到相对最大密实度，进而实现最佳的突水通道封堵效果，从而提高对突水通道的治理能力。最后，通过对初次封堵效果进行检验，并根据检验结果对突水通道进行再次封堵，保证对突水通道的有效封堵，从而加强对突水通道的治理效果，进而满足当前矿井突水治理
的封堵要求。
[0032]进一步地，准确计算了砾石的粒径为38～42mm，砂砾的粒径为10～11.5mm，粗砂的
粒径为2.74～3.15mm，细砂的粒径为0.75～0.86mm，粉砂的粒径为0.21～0.24mm，浆液中水泥颗粒的粒径小于等于0.05mm，不仅能够达到实现突水通道封堵最佳效果，且为后续的工程实践提出了精确的理论指导，为当前矿井突水治理
进一步提升治理效果提供理论依据。
附图说明
[0033]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0034]图1为本专利技术的矿井突水治理方法流程图。
[0035]图2为本专利技术的矿井突水治理方法晶胞填隙模型原理图。
[0036]图3为本专利技术的矿井突水治理方法的紧密堆积模型原理图。
[0037]图4为本专利技术的实施例1和实施例2的矿井突水治理方法的垂直钻孔突水治理示意图。
[0038]图5为本专利技术的实施例3的矿井突水治理方法的水平钻孔突水治理示意图。
[0039]1‑
晶胞，2
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井突水治理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据突水水源、突水点、突水量以及突水通道类型及位置，向突水通道水源侧处钻井施工，并下放套管；S2：根据突水量，向突水通道中依次注入砾石、砂砾、粗砂、细砂和粉砂中的一种或多种，最后注入浆液加固，完成初次封堵；S3：检验封堵效果，分析突水点和突水量；S4：将突水量与矿井设计安全涌水量进行比较，当突水量大于矿井设计安全涌水量时，根据突水点和突水量，进行再次封堵，并执行S3，直至突水量小于矿井设计安全涌水量；当突水量小于矿井设计安全涌水量时，向突水通道中注入浆液加固或抽放排水治理，完成矿井突水的治理。2.根据权利要求1所述的矿井突水治理方法，其特征在于，S1的具体操作为：根据矿山前期勘察资料和现场情况，确认突水点和突水量，并预测突水水源及突水通道情况；采用垂直钻井或定向水平钻井的方法向突水通道水源侧钻进，至遇到持续漏浆、塌孔、卡钻情况，停止钻进；并在钻孔内下入注浆套管，连接注浆设备。3.根据权利要求1所述的矿井突水治理方法，其特征在于，S4中将突水量与矿井设计安全涌水量进行比较，当突水量大于矿井设计安全涌水量时，根据突水点和突水量，进行再次封堵，并执行S3，直至突水量小于矿井设计安全涌水量的具体操作为：当突水量大于矿井设计安全涌水量时，在主孔周围施工，设置分支孔，并下放套管；当突水点的突水量大于300m3/h时，则通过管套向突水通道中依次注入砾石、砂砾、粗砂、细砂和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，杨雨，罗烨，李涛，蔡健龙，阮洪贵，武强，曾一凡，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：