一種煤層底板筏基礎的建造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及采礦領域，具體涉及一種煤層底板筏基礎的建立與利用的方法。
【背景技術】
[0002] 我國某些區(qū)域的煤田例如山西組下部1煤組下距太原組灰?guī)r（簡稱太灰）較近僅 18~26m，開采過程中多次發(fā)生底板灰?guī)r突水淹井事故，多年研宄認為太灰上段第一層灰 巖至第四層灰?guī)r是山西組下部煤層開采的直接充水含水層，其中第三層、第四層灰?guī)r厚度 大，富水性相對強；中段（即第五層灰?guī)r至第十一層灰?guī)r頂板）為薄灰?guī)r夾于泥巖、砂巖間， 可認為是相對隔水層；下段（即第十一層灰?guī)r至第十三層灰?guī)r）與深部奧陶系厚層灰?guī)r組 成本區(qū)主要含水層，是重點設防對象。該灰?guī)r巖溶水具高承壓、不均一、難疏降的特點，水文 工程地質條件較復雜，由于受底板高承壓巖溶裂隙水的威脅，1煤組未能實現(xiàn)規(guī)模開采。

【發(fā)明內容】

[0003] 本申請的發(fā)明目的在于解決目前上述技術問題，而提供一種適應性強、簡單易行、 安全可靠，且可廣泛應用于高承壓水體上帶壓開采的煤層底板筏基礎的建造方法。
[0004] 為了完成本申請的發(fā)明目的，本申請采用以下技術方案：
[0005] 本發(fā)明的煤層底板筏基礎的建造方法包括以下步驟：
[0006] 1)選擇建立筏基礎層位：根據(jù)煤層底板灰?guī)r含水層的分布、抗?jié)B性特征，選定第 一層灰?guī)r至第四層灰?guī)r為建造筏基礎的層位；
[0007] 2)確定筏基礎面積：平面上筏基礎范圍擴大到工作面風、機巷及切眼外35m，通過 全覆蓋注漿形成筏基礎，工作面位于該筏基礎內；
[0008] 3)加固改造筏基礎：通過注漿加固提高煤層底板巖層的阻水能力，對所述筏基礎 垂向范圍內的第一層灰?guī)r至第四層灰?guī)r經注漿加固形成隔水層，其中第三層灰?guī)r和第四層 灰?guī)r注漿加固形成隔水關鍵層，根據(jù)注漿材料、擴散半徑、抗?jié)B性試驗，確定注漿材料、水灰 比、注漿量、注漿終壓、擴散半徑及注漿范圍；
[0009] 4)檢驗筏基礎：采用物探方法和鉆探方法檢驗注漿效果，確保筏基礎牢固可靠。
[0010] 本發(fā)明所述步驟4)中的注漿材料為325號普通硅酸鹽水泥，水灰比配比為1:1，注 漿時按照由稀到濃，再由濃到稀的步驟進行注漿。
[0011] 本發(fā)明所述步驟4)中注漿時采用單液水泥漿，注漿結束標準為：注漿終壓不小于 靜水壓的2倍，注漿吸漿量不大于20L/min。
[0012] 本發(fā)明中按照等效連續(xù)介質模型計算擴散半徑，擴散半徑在25~30m之間。
[0013] 本發(fā)明中若考慮各向異性則擴散半徑擴大為所述擴散半徑的8~10倍。
[0014] 本發(fā)明的煤層底板筏基礎的的建造方法與現(xiàn)有技術相比區(qū)別在于：高承壓水體上 開采煤炭資源主要方法為疏水降壓開采，或者帶壓開采。而深部灰?guī)r具高承壓、富水性不 均、難疏降特點，所以只能采用高承壓水體上帶壓開采，為此采用加固底板隔水層或改造底 板含水層，實現(xiàn)帶壓開采。由于底板灰?guī)r含水層裂隙的各向異性，僅對工作面內底板注漿加 固，深部高承壓水可以經側面導升并涌入礦坑，釀成事故。而通過本發(fā)明的煤層底板筏基礎 根據(jù)擴散半徑確定工作面風、機巷和切眼外注漿范圍，對灰?guī)r巖體進行整體加固形成筏基 礎，利用該筏基礎防止高承壓水從側向上涌入礦坑，可以避免類似的情況出現(xiàn)，此方法具有 適應性強、簡單易行、安全可靠的特點，可廣泛應用于高承壓水體上帶壓開采。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的煤層底板下的太原組灰?guī)r的整體結構示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的煤層底板筏基礎的的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 如圖1-2所示，煤層14直接底板發(fā)育泥巖、砂巖等地層，在煤層開采后，受采動影 響失去隔水作用，灰?guī)r地層為薄層灰?guī)r與泥巖、粉砂巖、砂巖等相間發(fā)育的一套地層組合， 灰?guī)r地層分三段：上段為第一層灰?guī)r1、第二層灰?guī)r2、第三層灰?guī)r3和第四層灰?guī)r4,是煤 層開采主要充水含水層，中段為第五層灰?guī)r5、第六層灰?guī)r6、第七層灰?guī)r7、第八層灰?guī)r8、 第九層灰?guī)r9、第十層灰?guī)r10,為弱含水層或相對隔水層，下段為第十一層灰?guī)r11、第十二 層灰?guī)r12和第十三層灰?guī)r13,與下伏奧灰平行不整合接觸，奧灰為淮南地區(qū)主要含水層， 是設防重點對象。
[0018]灰?guī)r具埋深大、水壓高、富水性不均、難疏降特點，只能采用高承壓水體上帶壓開 采。為此采用加固底板隔水層或改造底板含水層，增強底板抵抗深部太灰下段及奧灰的阻 水能力，實現(xiàn)帶壓開采。由于底板灰?guī)r含水層裂隙的各向異性，僅對工作面內底板注漿加 固，深部高承壓水可以側面導升并涌入礦坑，釀成事故。
[0019] 因此本實施例對灰?guī)r巖體進行整體加固形成筏基礎15,利用該筏基礎15防止高 承壓水從側向上涌入礦坑，避免類似的情況出現(xiàn)。
[0020] 本實施例的煤層14底板筏基礎15的建造方法，包括以下步驟：
[0021] 1)選擇建立筏基礎15層位：實測資料及理論研宄表明，煤層14底板破壞德^^罙度 與采煤工作面的礦壓作用和煤層底板的抗破壞能力有關，其底板破壞深度與開采深度成正 比例關系，其公式為也=0. 0085H+0. 1665a+〇. 1079L-4. 3579,式中：h 底板采動導水 破壞深度（m) ;H為采深（m) ;a為煤層14傾角（° ) ;L為工作面斜長（m)。通過公式和本 區(qū)實測值得出底板采動破壞深度hi= 18. 3m，并且通過RFPA和FLAC數(shù)值模擬得出采動底 板破壞深度分別為19m和19. 5m，而第一層灰?guī)r至第四層灰?guī)r的厚度分別為3. 03m、2. 77m、 7. 98m和10. 05m，為了使注漿后煤層14底板不會受底板采動破壞影響，選擇第一層灰?guī)r至 第四層灰?guī)r為建造筏基礎15的層位，重點對第三層、第四層灰?guī)r注漿加固來再造隔水關鍵 層。
[0022] 2)確定筏基礎15面積：平面上筏基礎15范圍擴大到工作面風、機巷及切眼外 35m，通過全覆蓋注漿形成筏基礎15,工作面位于該筏基礎15內；
[0023] 3)加固改造筏基礎15 :通過注漿加固降低煤層14底板突水系數(shù)臨界值，對筏基礎 15垂向范圍內的第一層灰?guī)r至第四層灰?guī)r經注漿加固形成隔水層，對第三層灰?guī)r和第四層 灰?guī)r注漿加固形成隔水關鍵層，通過注漿材料、擴散半徑、抗?jié)B性試驗，確定注漿材料、水灰 比、注漿量、注漿終壓、擴散半徑及注漿范圍；
[0024] 4)檢驗筏基礎15:采用物探方法和鉆探方法檢驗注漿