[发明专利]一种基于补充勘探的采空区灾害治理方法

权利要求书

1.一种基于补充勘探的采空区灾害治理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，基于已有的地质资料，初步判断采空区所属煤矿层的大致走向，以此确定原采区内的原回采工作面的大致长度方向；

S2，间隔布置两条沿着采空区大致倾向的补充勘探线，补充勘探线上间隔施工有补充勘探钻孔，采用常规钻进方式自地面开始钻进直至导水裂隙带上方一定高度处，然后采用取芯钻进工艺，位于原回采工作面上的补充勘探钻孔的终孔施工至垮落带，位于区段煤柱上的补充勘探钻孔的终孔穿过区段煤柱一定深度；以补充勘探出采空区内原回采工作面及其间区段煤柱的倾向范围，并确定垮落带上部基本顶的位置；

S3，基于步骤S2的补充勘探结果拟合出沿原回采工作面宽度方向的基本顶位置曲线，其中区段煤柱和原回采工作面上部的基本顶标高分别为H₁、H₂，令C₁＝H₁-H₂即可得原回采工作面回采后其上部的基本顶实测下沉值；

S4，将位于区段煤柱上的补充勘探钻孔的取芯岩块做成标准试样，进行力学参数测试，确定出垮落带各岩层的单轴抗压强度以及垮落带岩层原始厚度；

将Salamon提出的垮落带破碎岩体受力与变形关系公式转化为变形与受力关系公式

其中

则垮落带破碎岩体的理论压缩量即其上位基本顶的理论下沉量为C₂＝εH_k；

式中：σ垮落带破碎岩体所受应力；ε垮落带破碎岩体应变，取垮落带破碎岩体垂直方向中心处应变；ε_m为垮落带破碎岩体最大应变；E₀为垮落带破碎岩体初始切变模量；B₀为垮落带破碎岩体初始碎胀系数；σ₀为垮落带岩体单轴抗压强度，取均值；H_k为垮落带破碎岩体初始厚度；

S5，确定沿原回采工作面宽度方向不同位置处的基本顶实际下沉值C₁，若C₁≥90％·C₂，则认为此处垮落带破碎岩体已经相对稳定，定义采空区内这样的区域为采空区稳定区，采空区稳定区两侧至区段煤柱的部分为采空区治理区；

S6，若对地面稳定需求较高，则执行该步骤，否则执行步骤S7；在区段煤柱倾向中部施工注浆钻孔，终孔施工至导水裂隙带上部一定高度，然后向侧部的采空区治理区施工分支注浆钻孔，分支注浆钻孔终孔施工至垮落带且在倾向上位于采空区治理区中部；

S7，若对地面稳定需求相对低，则在每个原回采工作面倾向上侧的采空区治理区内施工垂直的注浆钻孔，终孔施工至垮落带且在倾向上位于采空区治理区中部；

S8，采用粉煤灰和/或将煤矸石粉碎成的煤矸石粉，加入水中制备成浆体，通过注浆钻孔注入采空区治理区内，治理采空区灾害。

2.根据权利要求1所述的采空区灾害治理方法，其特征在于，步骤S2中，所述补充勘探钻孔为垂直钻孔，第一个施工的补充勘探钻孔的岩层段采用全取芯钻进，以大体确定导水裂隙带和垮落带层位，为后续补充勘探钻孔大体确定取芯段提供依据。

3.根据权利要求1所述的采空区灾害治理方法，其特征在于，步骤S2中，将两条补充勘探线上，确定区段煤柱和原回采工作面分界的点连接成线，该连线的延伸方向即是原回采工作面推进方向、也是区段煤柱和原回采工作面的倾向分界线。

4.根据权利要求1所述的采空区灾害治理方法，其特征在于，步骤S6中，对位于采空区边界的采空区治理区，施工垂直的注浆钻孔，注浆钻孔终孔施工至垮落带，且在倾向上位于采空区治理区中部。

5.根据权利要求1所述的采空区灾害治理方法，其特征在于，步骤S6中，将位于区段煤柱上的补充勘探钻孔底部封堵直至导水裂隙带上部一定高度，然后向侧部的采空区治理区施工分支注浆钻孔，分支注浆钻孔的终孔施工至垮落带，且终孔在倾向上位于采空区治理区中部；位于采空区治理区上部的补充勘探钻孔也作为注浆钻孔用于注浆。