[发明专利]一种煤矿采空区的探测与高效处理一体方法

权利要求书

1.一种煤矿采空区的探测与高效处理一体方法，用于多层采空区的综合处理，其特征在于，包括如下步骤：

S1，沿采空区倾向布置1条补充勘探线，补充勘探线上间隔施工有补充勘探钻孔；

位于区段煤柱上的补充勘探钻孔采用全取芯钻进工艺，终孔穿过最下部区段煤柱一定深度，基于取芯结果确定各地层的物理力学性质与厚度、各煤矿层区段煤柱处基本顶位置和垮落带岩层原始厚度，以及各煤矿层的采高h和埋深H；

位于原回采工作面上方的补充勘探钻孔采用常规方式钻进至最下部煤矿层的垮落带，根据钻进特征确定各煤矿层垮落带位置以及垮落带上部基本顶位置(标高/埋深)；

S2，基于威尔逊煤柱屈服区宽度公式x₀＝0.00492hH计算各煤矿层的区段煤柱的屈服区宽度，然后确定各煤矿层的区段煤柱的弹性区宽度w₁＝w_m-2x₀，w_m为区段煤柱的宽度；

S3，基于不同位置处补充勘探钻孔勘探的各煤矿层基本顶的位置，拟合出各煤矿层单独开采时沿采空区倾向的该单独开采的煤矿层的基本顶位置曲线；各煤矿层单独开采时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即可得各煤矿层单独开采时原回采工作面上部的基本顶实际下沉值；

S4，确定各煤矿层单独开采时的基本顶的理论下沉值C₂；

S5，采空区内满足C₁≥90％·C₂的区域为采空区稳定区，宽度为w₂；

S6，对于各煤矿层，计算出区段煤柱弹性区宽度w₁与采空区稳定区宽度w₂之和w，若w不小于60％的原回采工作面宽度w_c和区段煤柱宽度w_m之和，即w≥60％·(w_c+w_m)，则该煤矿层对应的采空区稳定无需注浆充填，否则需要注浆充填；

对需要注浆充填的各煤矿层，按照w＝60％·(w_c+w_m)的要求以及步骤S2计算出的区段煤柱弹性区宽度w₁确定采空区稳定区所需宽度w₃，w₃＝w-w₁，则注浆充填治理范围为原回采工作面倾向中部w₂宽度范围至w₃宽度范围之间的采空区区域；

S7，对需要注浆充填的各煤矿层，自上而下依次注浆充填治理采空区灾害，在原回采工作面倾向中部w₃宽度范围边界施工帷幕孔，在注浆充填治理范围内部施工注浆孔，帷幕孔和注浆孔终孔皆施工至对应煤矿层的垮落带；

S8，对需要注浆充填的各煤矿层，首先将粉煤灰、煤矸石粉碎成的煤矸石粉、水泥，加入水中制备成浆体，通过帷幕孔注入采空区；然后将粉煤灰加入水中制备成浆体，通过注浆孔注入采空区。

2.根据权利要求1所述的采空区的探测与高效处理一体方法，其特征在于，步骤S1中，确定各地层物理力学性质包括确定垮落带内各岩层的单轴抗压强度；将取芯岩块做成标准试样，进行物理力学参数测试。

3.根据权利要求1所述的采空区的探测与高效处理一体方法，其特征在于，步骤S1中，位于原回采工作面上方的补充勘探钻孔，在各煤矿层的导水裂隙带至基本顶段采用取芯钻进工艺，通过匹配区段煤柱上方的补充勘探钻孔的取芯结果确定各煤矿层垮落带位置以及垮落带上部基本顶位置。