地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统及方法与流程

文档序号:12460822阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统,其特征在于:该系统包括已建成立井井筒(1)、影响范围内地层(2)、竖向隔离填充体(3)、含水层注浆加固体(4)、基岩(5)、含水层(6)和影响范围外地层(7);在基岩(5)上方存在含水层(6),在含水层(6)中构成含水层注浆加固体(4),含水层注浆加固体(4)充满立井井筒(1)外的含水层(6),并延伸入影响范围外地层(7)水平向1~2m;在立井井筒(1)外设置竖向隔离填充体(3),在立井井筒(1)和竖向隔离填充体(3)之间是初始沉降影响范围内地层(2),在竖向隔离填充体(3)外是初始沉降影响范围外地层(7)。

2.根据权利要求1所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统,其特征在于:所述的竖向隔离填充体(3)采用常规配比的水泥浆、黏土浆、树脂材料或是化学浆配制而成的协调材料进行竖直填充;所述的竖向隔离填充体(3)填充深度要求深入到基岩层(5)1m,或穿过基岩表层的强风化层,以两者中深度最大为准。

3.根据权利要求1所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统,其特征在于:所述的含水层注浆加固体(4)根据井筒实际情况通过地面注浆或壁后注浆形成,注浆后进行检测,以达到止水加固作用。

4.一种权利要求1所述一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏系统的方法,其特征在于:该井筒变形破坏方法包括如下施工步骤:

a.根据深厚松散层厚度与土层参数,计算井筒对周围地层的沉降影响范围;

b.对沉降影响范围的地层中的失水含水层进行注浆加固,采用现有注浆加固技术及设备,浆液采用常规止水加固水泥浆或化学浆,达到止水加固的目的;

c.选择竖向隔离填充体(3)的协调材料对影响范围的地层边界进行竖直填充,材料能起到隔离地层竖向力,并能传递地层水平力的作用;

d.竖向隔离填充体(3)的填充深度深入到基岩层1m,或穿过基岩表层的强风化层,以两者中深度最大为准,填充方法可采用单钻孔或多孔连续作业,钻孔同时进行填充,最终形成筒形包围。

5.根据权利要求4所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的方法,其特征在于:步骤a中,根据深厚松散层厚度与土层参数,取经验值来确定井筒对周围地层的沉降影响范围,经验值取R=5r2,其中r2为井筒外半径,或者通过通用数值模拟软件进行数值模拟确定初始沉降影响范围。

6.根据权利要求4所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的方法,其特征在于:步骤b中,对所述的沉降影响范围的地层中的失水含水层(6)进行注浆加固,注浆范围可稍大于沉降影响范围,形成所述含水层注浆加固体(4),达到止水加固的目的;前期已进行过注浆加固且加固范围达到要求的井筒可忽略此步骤。

7.根据权利要求4所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的方法,其特征在于:所述竖向隔离填充体(3)的协调材料为常规配比的水泥浆:水与水泥的比例不要大于0.5,砂不要超过水泥的3倍;黏土浆:钙处理泥浆、甲基泥浆、乳化沥青泥浆以及油包水活度平衡泥浆常用黏土浆液;或是化学浆液材料:尿醛树脂浆液、水玻璃浆液、聚丙烯酰胺浆液常用护壁类化学浆液;对协调材料的基本要求为成型后边界光滑,与土层之间的摩擦力较小,起到隔离作用。

8.根据权利要求4所述的一种地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的方法,其特征在于:所述的填充方法采用竖向单钻孔或多孔连续作业、或者采用其他填充方法将材料进行垂直填充;所述的钻孔同时进行填充,整体填充后最终形成筒形包围:对选定的协调范围进行钻孔,钻孔方式采用对称间隔方式,钻掘到预定深度,一般深入到基岩层1m,或穿过基岩表层的强风化层,以两者中深度最大为准。

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