一种运行立井井壁水砂突涌灾害抢险治理方法与流程

本发明涉及煤矿井筒安全领域，具体涉及一种运行立井井壁水砂突涌灾害抢险治理方法。

背景技术：

井筒被称为矿井的“咽喉”，井筒发生水砂突涌灾害将严重威胁整个矿井的安全，可能造成矿井停产、井筒报废、矿井被淹等恶性灾害。井壁发生水砂突涌灾害一般具备两个基本条件，一是井壁发生破裂或有孔洞存在，二是破裂或孔洞对应位置壁后有水砂层。井壁一旦发生水砂出流现象，如发现不及时、处理不得当，出水砂点会被快速冲磨增大，如壁后水砂源充足，则水砂流量快速变大，可能很快在井筒形成堆积，井筒提升装备无法运行，整个矿井瘫痪，只能眼看着矿井被淹，井口地面沉降等。所以如果能在井壁水砂突涌的初期开展出口的封堵，则可能遏制恶性灾害的发生。

技术实现要素：

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种运行立井井壁水砂突涌灾害抢险治理方法，其方法简单，操作方便，能够在井壁水砂突涌的初期很好的对井壁水砂出水砂点封堵，遏制灾害的发生。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种运行立井井壁水砂突涌灾害抢险治理方法，具体包括以下步骤：

a、现场查看、资料收集；现场查看井壁出水砂点的形态、水砂流量，收集井壁出水砂点位置壁后水砂层的厚度、位置以及水砂基本性质参数资料；

b、疏导孔施工；以井壁水砂出水砂点为中心，预设以出水砂点为中心施工两个轮次同心布置的若干疏导孔，疏导孔连接孔口管并设有阀门，与出水砂点距离小的疏导孔，称为第一轮次疏导孔，与出水砂点距离大的疏导孔，称为第二轮次疏导孔；

c、注浆孔施工；疏导孔施工完成后，在出水砂点井壁上下各0.5m位置向壁后水砂点施工注浆孔2个，钻孔方位向出水砂点内部倾斜45°，注浆孔施工工序、孔口管安装方法均与疏导孔一致；

d、出水砂点修整、木楔临时封堵出水口；注浆孔施工完成后，关闭注浆孔阀门，全部打开疏导孔阀门，对出水砂点采用大锤、风镐进行修正，修整成圆形或矩形的标准形状，采用与之形状对应的外部缠麻或棉纱木楔嵌入出水砂点；

e、注浆孔初次注浆；在疏导孔阀门打开以及出水砂点木楔临时封堵的情况下，对注浆孔进行注浆，注入速凝的脲醛树脂类化学浆液，浆液的絮凝时间控制在30s之内，注浆时密切关注木楔的情况，如木楔周圈有漏浆现象，则及时采用道钉或小木楔嵌入，2个注浆孔总注浆量不得少于1m³，注浆压力不大于0.5mpa；本步骤完成后，疏导孔不得关闭；

f、注浆孔二次套孔复注；注浆孔初次注浆完成后1h，在疏导孔阀门打开的情况下，采用直径28mm的钎子对注浆孔进行套孔作业，套孔深度不小于2.0m，然后对注浆孔进行二次重复注浆，注入速凝的脲醛树脂类化学浆液，浆液的絮凝时间控制在30-60s之内，注浆时密切关注木楔的情况，如木楔周圈有漏浆现象，则及时采用道钉或小木楔嵌入，2个注浆孔二次复注总注浆量不得少于2m³，注浆终压1.5mpa左右，保证浆液对出水砂点的封堵；本步骤完成后，疏导孔不得关闭；

g、第一轮次疏导孔注浆；注浆孔二次重复注浆完成后1h，在第二轮此疏导孔阀门打开的情况下，逐孔对第一轮次的疏导孔进行注浆，注入脲醛树脂类化学浆液，浆液的絮凝时间控制在3-5min之内，单孔注浆量0.5m³，注浆终压达到壁后水压的1.2倍；本步骤完成后，第二轮次疏导孔关闭；

h、第二轮次疏导孔注浆；第一轮次的疏导孔注浆完成后2h，逐孔对第二轮次的疏导孔进行注浆，注入脲醛树脂类化学浆液，浆液的絮凝时间控制在3-5min之内，单孔注浆量1.0m³，注浆终压比壁后水压高1.5mpa。

优选地，步骤b中，疏导孔施工必须预先安装孔口管，先采用直径42mm风钻钻孔，钻孔深度小于井壁厚度200mm，安装直径42mm的孔口管至孔底；孔口管为采用壁厚不小于4mm的钢管加工，外端设置15mm～20mm长的丝扣，另一段加工成马牙扣用来增加孔口管与井壁以及壁后围岩间的摩擦力，马牙扣段长100-150mm，扣深1.5-2mm；安装时要求孔口管通体紧密缠麻丝或抹白厚漆，采用推进器进行稳固安装；孔口管安装完成后，在孔口管外端安装孔口球阀，然后在孔口管内打透井壁进入壁后水砂层。

优选地，步骤b中疏导孔施工的方位为：第一轮次疏导孔布置于以出水砂点为中心半径1.0m的圆周上，初期均匀布置并施工6个，施工完成后，在打开孔口阀门进行壁后水砂疏导的情况下，在20min内，如出水砂点水砂降低至5m³/h之下，则不再施工第二轮次疏导孔，反之则关闭阀门施工第二轮次疏导孔；

第二轮次疏导孔布置于以出水砂点为中心半径2.0m的圆周上，初期均匀布置并施工9个，在施工完成后打开孔口阀门进行壁后水砂疏导情况下，在20min内，如出水砂点水砂降低至5m³/h之下，则疏导孔布孔充足；若第一轮次和第二轮次合计15孔施工完成后，在打开孔口阀门进行壁后水砂疏导情况下，在20min内，出水砂点水砂未降低至5m³/h之下，则在第一、二轮次疏导孔间隔部位补充施工疏导孔，直到出水砂点水砂降低至5m³/h之下为止。

优选地，步骤e中，脲醛树脂类化学浆液包括脲醛树脂a和草酸溶液b，a：b的体积比在3：1。

优选地，步骤f中，脲醛树脂a和草酸溶液b的体积比在6：1。

优选地，步骤g和步骤h中，脲醛树脂a和草酸溶液b的体积比在20：1。

本发明的有益效果在于：在井壁水砂突涌灾害发生的过程中，能够快速有效的开展水砂点的封堵，防止恶性灾害的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种运行立井井壁出水砂点示意图；

图2为本发明实施例提供的疏导孔与注浆孔位置示意图；

图3为本发明实施例提供的步骤e注浆孔初次注浆示意图；

图4为本发明实施例提供的步骤h中第二轮次疏导孔注浆示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，一种运行立井井壁水砂突涌灾害抢险治理方法，具体包括以下步骤：

a、现场查看、资料收集；现场查看井壁出水砂点的形态、水砂流量，收集井壁出水砂点位置壁后水砂层的厚度、位置以及水砂基本性质参数资料；

b、疏导孔施工；以井壁水砂出水砂点为中心，预设以出水砂点为中心施工两个轮次同心布置的若干疏导孔，疏导孔连接孔口管并设有阀门，与出水砂点距离小的疏导孔，称为第一轮次疏导孔，与出水砂点距离大的疏导孔，称为第二轮次疏导孔；

优选地，步骤b中，疏导孔施工必须预先安装孔口管，先采用直径42mm风钻钻孔，钻孔深度小于井壁厚度200mm，安装直径42mm的孔口管至孔底；孔口管为采用壁厚不小于4mm的钢管加工，外端设置15mm～20mm长的丝扣，另一段加工成马牙扣用来增加孔口管与井壁以及壁后围岩间的摩擦力，马牙扣段长100-150mm，扣深1.5-2mm；安装时要求孔口管通体紧密缠麻丝或抹白厚漆，采用推进器进行稳固安装；孔口管安装完成后，在孔口管外端安装孔口球阀，然后在孔口管内打透井壁进入壁后水砂层。

优选地，步骤b中疏导孔施工的方位为：第一轮次疏导孔布置于以出水砂点为中心半径1.0m的圆周上，初期均匀布置并施工6个，施工完成后，在打开孔口阀门进行壁后水砂疏导的情况下，在20min内，如出水砂点水砂降低至5m³/h之下，则不再施工第二轮次疏导孔，反之则关闭阀门施工第二轮次疏导孔；

第二轮次疏导孔布置于以出水砂点为中心半径2.0m的圆周上，初期均匀布置并施工9个，在施工完成后打开孔口阀门进行壁后水砂疏导情况下，在20min内，如出水砂点水砂降低至5m³/h之下，则疏导孔布孔充足；若第一轮次和第二轮次合计15孔施工完成后，在打开孔口阀门进行壁后水砂疏导情况下，在20min内，出水砂点水砂未降低至5m³/h之下，则在第一、二轮次疏导孔间隔部位补充施工疏导孔，直到出水砂点水砂降低至5m³/h之下为止。

c、注浆孔施工；疏导孔施工完成后，在出水砂点井壁上下各0.5m位置向壁后水砂点施工注浆孔2个，钻孔方位向出水砂点内部倾斜45°，注浆孔施工工序、孔口管安装方法均与疏导孔一致；

d、出水砂点修整、木楔临时封堵出水口；注浆孔施工完成后，关闭注浆孔阀门，全部打开疏导孔阀门，对出水砂点采用大锤、风镐进行修正，修整成圆形或矩形的标准形状，采用与之形状对应的外部缠麻或棉纱木楔嵌入出水砂点；

e、注浆孔初次注浆；在疏导孔阀门打开以及出水砂点木楔临时封堵的情况下，对注浆孔进行注浆，注入速凝的脲醛树脂类化学浆液，脲醛树脂类化学浆液包括脲醛树脂a和草酸溶液b，两者的体积比在3：1，浆液的絮凝时间控制在30s之内，注浆时密切关注木楔的情况，如木楔周圈有漏浆现象，则及时采用道钉或小木楔嵌入，2个注浆孔总注浆量不得少于1m³，注浆压力不大于0.5mpa；本步骤完成后，疏导孔不得关闭；

f、注浆孔二次套孔复注；注浆孔初次注浆完成后1h，在疏导孔阀门打开的情况下，采用直径28mm的钎子对注浆孔进行套孔作业，套孔深度不小于2.0m，然后对注浆孔进行二次重复注浆，注入速凝的脲醛树脂类化学浆液，脲醛树脂类化学浆液包括脲醛树脂a和草酸溶液b，两者的体积比在6：1，浆液的絮凝时间控制在30-60s之内，注浆时密切关注木楔的情况，如木楔周圈有漏浆现象，则及时采用道钉或小木楔嵌入，2个注浆孔二次复注总注浆量不得少于2m³，注浆终压1.5mpa左右，保证浆液对出水砂点的封堵；本步骤完成后，疏导孔不得关闭；

g、第一轮次疏导孔注浆；注浆孔二次重复注浆完成后1h，在第二轮此疏导孔阀门打开的情况下，逐孔对第一轮次的疏导孔进行注浆，注入脲醛树脂类化学浆液，脲醛树脂类化学浆液包括脲醛树脂a和草酸溶液b，两者的体积比在20：1，浆液的絮凝时间控制在3-5min之内，单孔注浆量0.5m³，注浆终压达到壁后水压的1.2倍；本步骤完成后，第二轮次疏导孔关闭；

h、第二轮次疏导孔注浆；第一轮次的疏导孔注浆完成后2h，逐孔对第二轮次的疏导孔进行注浆，注入脲醛树脂类化学浆液，脲醛树脂类化学浆液包括脲醛树脂a和草酸溶液b，两者的体积比在20：1，浆液的絮凝时间控制在3-5min之内，单孔注浆量1.0m³，注浆终压比壁后水压高1.5mpa。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。