一种离层注浆层位与压力确定方法与流程

本发明属于煤炭开采，具体涉及一种离层注浆层位与压力确定方法。

背景技术：

1、煤炭的开采和利用对经济发展起到巨大的推动作用，但其地下开采造成的地表沉陷等系列地质灾害对生态环境也会造成严重破坏。一是会影响地表沙土的质量，沉陷区由于地表下沉导致沙土的物理性质恶化，使农业生产水平降低。二是危及地面建筑物及基础设施，地面沉降不仅会导致地面房屋产生裂缝或变形，对公路、铁路及供电通讯等设施的破坏也极为严重。

2、煤矿“三下”压煤比较普遍，随着社会经济发展，村镇规模不断扩大，新矿区和新井田的建设，实际“三下”压煤量远超设定值。同时，随着矿井开采，矿区资源逐渐减少，老矿区如果不进行“三下”煤炭资源开采，将面临矿井关闭的局面；新矿区如不从可持续发展的战略高度进行统筹规划、协调“三下”压煤开采问题，就很难保证矿区的可持续发展，尤其是在煤炭行业周期性低谷和复杂开采条件叠加时，可能会因为缺乏开采条件好的采区而造成矿井闭坑。因此，在当前煤炭价格处于阶段高位的背景下，加大措施投入，控制地表沉陷，实施绿色可持续开采即是现阶段绿色发展的需要，也可能是关系煤矿企业未来生存的关键举措之一。

3、覆岩离层注浆和井下充填技术已经在多地区实施，对减小压覆煤柱范围、解放部分压覆煤炭资源起到的巨大作用；但是，井下充填减沉开采技术存在投入大，充填与井下回采工艺互相干扰，回采效率低等问题；覆岩离层注浆减沉技术，从地面通过注浆钻孔向煤层采后离层空间注入充填材料，支撑上覆关键层不破断、不垮落，从而实现地表减沉的目的，已经成为解放“三下”压覆煤炭资源，推动矿山绿色开采的重要工艺，对矿区矿井寿命延续，矿山地质环境保护，实现绿色可持续高质量发展具有重大意义。

4、现有的覆岩离层注浆减沉技术没有准确测量离层注浆层位与压力确定的方法，这样增大了打孔，化验环节，且工程质量低，安全性差。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题提供一种离层注浆层位与压力确定方法，确定注浆关键层和注浆层段，减少了目前采用的打孔，化验环节，节省工程成本；提高工程质量和安全保障程度，防止井下跑浆造成矿井防治水安全事故。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：离层注浆层位与压力确定方法，包括以下步骤：

3、a、根据煤层采高m，顶板岩性计算出导水裂隙带高度hli；

4、b、根据所述导水裂隙带高度hli，计算实施离层注浆的最小基岩盖山厚度；

5、c、获取实际基岩盖山厚度a实际，当实际基岩盖山厚度a实际＜a计算，无法实施离层注浆；

6、d、当实际基岩盖山厚度a实际≥a计算，在导水裂隙带和保护层之上，选取试用关键层，计算实际注浆压力p注和离层空间承受压力p隔；

7、e、通过比较p隔与p注大小，确定注浆层位和注浆压力是否可行。

8、优选地，在步骤b中，a计算＝hli+b×2+30；其中，a计算为实施离层注浆的最小基岩盖山厚度，b为保护层厚度。

9、优选地，在步骤d中，p注＝(γ地-γ液)×h地，其中，p注为实际注浆压力，γ地为上覆岩层的平均重度，γ液为浆液密度，h地为试用关键层到上部地层的总厚度。

10、优选地，在步骤d中，p隔＝0.1×(h间-hli)，其中，p隔为离层空间承受压力，h间为试用关键层到煤层的间距。

11、优选地，在步骤e中，当p隔≥p注，则该注浆层位和注浆压力可行。

12、优选地，在步骤e中，当p隔＜p注，则该注浆层位和注浆压力不可行，注浆层段下部存在跑浆风险，放弃该注浆层位，继续向上选择关键层，重复步骤d。

13、有益效果：

14、(1)确定注浆关键层和注浆层段，减少了目前采用的打孔，化验环节，节省工程成本；

15、(2)提高工程质量和安全保障程度，防止井下跑浆造成矿井防治水安全事故。

技术特征：

1.一种离层注浆层位与压力确定方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种离层注浆层位与压力确定方法，其特征在于：在步骤b中，a计算＝hli+b×2+30；其中，a计算为实施离层注浆的最小基岩盖山厚度，b为保护层厚度。

3.根据权利要求1所述的一种离层注浆层位与压力确定方法，其特征在于：在步骤d中，p注＝(γ地-γ液)×h地，其中，p注为实际注浆压力，γ地为上覆岩层的平均重度，γ液为浆液密度，h地为试用关键层到上部地层的总厚度。

4.根据权利要求1所述的一种离层注浆层位与压力确定方法，其特征在于：在步骤d中，p隔＝0.1×(h间-hli)，其中，p隔为离层空间承受压力，h间为试用关键层到煤层的间距。

5.根据权利要求1所述的一种离层注浆层位与压力确定方法，其特征在于：在步骤e中，当p隔≥p注，则该注浆层位和注浆压力可行。

6.根据权利要求1所述的一种离层注浆层位与压力确定方法，其特征在于：在步骤e中，当p隔＜p注，则该注浆层位和注浆压力不可行，注浆层段下部存在跑浆风险，放弃该注浆层位，继续向上选择关键层，重复步骤d。

技术总结
本发明涉及一种离层注浆层位与压力确定方法，计算实施离层注浆的最小基岩盖山厚度，计算实际注浆压力和离层空间承受压力。确定注浆关键层和注浆层段，减少了目前采用的打孔，化验环节，节省工程成本；提高工程质量和安全保障程度，防止井下跑浆造成矿井防治水安全事故。

技术研发人员：赵福森,秦立涛,韩暖,王心雨,郭亚楠
受保护的技术使用者：中国煤炭地质总局第二水文地质队
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1