[发明专利]一种基于补充勘探的采空区灾害治理方法

说明书

本发明涉及一种基于补充勘探的采空区灾害治理方法，首先进行补充勘探以确定采空区内原回采工作面及区段煤柱的倾向范围，同时基于不同位置处补充勘探钻孔勘探的垮落带上部基本顶的位置，拟合出工作面回采后沿宽度方向的基本顶实际下沉值；然后计算基本顶理论下沉值，基于两者比较结果创造性的提出了采空区稳定区和采空区治理区的概念，即采空区无需全区域处理仅部分处理即可；最后基于地面稳定需求的高低给出了两种注浆钻孔布置方案，大大提高了钻孔施工位置精度、减小钻孔施工量、注浆充填量，节约成本与时间。

技术领域

本发明涉及地质勘探与采空区灾害治理领域，具体为一种基于补充勘探的采空区灾害治理方法。

背景技术

煤矿井采空区是常见的矿井灾害之一，由于其不稳定性导致其上的地面无法利用，通过施工注浆钻孔向采空区内灌注充填性浆体是采空区灾害最常见的治理方式；但是现有技术中注浆钻孔常常基于固定的间距布置于整个采空区，未考虑采空区内垮落岩石的状态，导致注浆钻孔施工量大，整个灾害处理的工程量大、效率低、费用高；这种情况在不清楚采空区原工作面布置方案及开采参数时更加严重。此外，煤矿层开采过程中会产生煤矸石，煤矸石在地面堆积成山，火电厂燃煤发电产生的粉煤灰也在地表大量赋存，这两种废弃堆积物会对地下水造成污染，其扬尘还会对空气造成污染，对这两种固体废弃物的处理也势在必行。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提出一种基于补充勘探的采空区灾害治理方法，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；

优选的，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。

优选的，首先基于一定间距沿补充勘探线施工若干补充勘探钻孔，然后在大致确定出的导水裂隙带或垮落带倾向两侧再次施工若干补充勘探钻孔。

优选的，根据钻进阻力大小、卡钻和抱钻情况、冲洗液漏失情况或者取芯结果判断导水裂隙带和垮落带位置。

优选的，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。

优选的，根据补充勘探线上各补充勘探钻确定的导水裂隙带或垮落带顶界位置，近似拟合出沿补充勘探线的呈马鞍型的导水裂隙带顶界线或垮落带顶界线，连接高度相同且大致在同一走向上的点成线，该连线的延伸方向即是原回采工作面推进方向，然后确定沿原回采工作面宽度方向/倾向的呈马鞍型的导水裂隙带顶界线或垮落带顶界线，结合导水裂隙带顶界线或垮落带顶界线的马鞍型形状与原回采工作面宽度范围的关系大致确定出原回采工作面和区段煤柱的倾向范围。

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/倾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际下沉值；

S4，确定基本顶的理论下沉量为C₂；