[发明专利]覆岩离层注浆后的探测与补强一体方法

说明书

本发明涉及覆岩离层注浆后的探测与补强一体方法，在注浆充填后，施工探测与补强孔，并对导水裂隙带上的亚关键层或垮落带上的亚关键层和该处地表下沉速度进行观测比较，以确定滞后下沉来源于常规注浆层内浆体的压缩泌水还是采空区的压缩；并结合地表沉陷观测线观测结构，给出了针对性的补强措施，为探测与补强孔在煤层底板内注浆穿鞋，在主关键层下注浆带帽，此时探测与补强孔为一包含套管的支撑桩，可以提高对覆岩与地表的支撑强度，避免了离层注浆减沉技术实施后可能产生的地层滞后下沉现象，从而实现地表塌陷的有效控制。

技术领域

本发明涉及煤矿充填开采领域，具体为覆岩离层注浆后的探测与补强一体方法。

背景技术

覆岩离层注浆是煤矿中常用的充填减沉开采方法，其在地面向工作面施工注浆钻孔，在工作面回采期间将充填材料注入覆岩的离层中，具有充填与采煤干扰小，充填效率高，充填成本低等优点。但是其也存在不足之处，主要是注浆充填结束后，覆岩和地表存在滞后下沉，且地表下沉持续时间长，当发现地表沉降增大时也没有高效经济的处理方式。现有技术提出覆岩离层注浆充填后若在采空区倾斜向形成至少三分之一工作面宽度的压实区，压实区构成支撑体，类似条带煤柱，可以很好地实现减沉控制，但是并未将其与控制地表滞后下沉联系。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提出一种覆岩离层注浆后的探测与补强一体方法，包括如下步骤：

Step1：沿工作面推进方向间隔布置注浆钻孔，注浆钻孔位于工作面倾斜向中部；

优选的，第一个注浆钻孔距离切眼100-120m，相邻注浆钻孔间距200-240m。

Step2：基于钻孔柱状，应用关键层理论确定覆岩中关键层位置，确定注浆钻孔的常规注浆层为位于煤层上部120m以上亚关键层的底面下部，施工注浆钻孔；

优选的，所述施工注浆钻孔，采用Φ445mm牙轮钻头钻进入松散层10m后，下入Φ377mm的井口管加固井口；采用Φ311mm牙轮钻头钻进至覆岩内5m后，下入Φ273×6mm螺旋套管，进行水泥固井；采用Φ215.9mm牙轮钻头钻进至最下部的常规注浆层；

Step3：在地表布置沉陷观测线，包括位于工作面中部的1条走向测线和位于相邻注浆钻孔中间的多条倾斜向测线；

Step4：进行工作面回采，当回采至注浆钻孔附近时，依次通过注浆钻孔向常规注浆层注入粉煤灰浆体；

Step5：注浆结束后，在倾斜向测线上，且位于工作面倾斜向中部三分之一宽度范围的边界处，自地面施工探测与补强孔至导水裂隙带上的亚关键层或垮落带上的亚关键层，观测该亚关键层的下沉情况；同时对地表沉陷进行观测；

优选的，所述施工探测与补强孔，采用Φ445mm牙轮钻头钻进入松散层10m后，下入Φ377mm的井口管加固井口；采用Φ311mm牙轮钻头钻进至进覆岩内5m后，下入Φ273×6mm螺旋套管，进行水泥固井；采用Φ215.9mm牙轮钻头向下钻进至设定位置。

Step6：若探测与补强孔处观测的亚关键层和该处地表的下沉速度皆满足控制需求，则无需补强；

若探测与补强孔处观测的亚关键层下沉速度满足控制需求，但该处地表的下沉速度不满足控制需求，则延伸探测与补强孔至煤层底板的某一完整岩层底面，且下部为厚硬岩层顶面，下入技术套管至孔底，水泥固井至主关键层底面下部；通过技术套管内腔向煤层底板注入水泥浆，形成底板注浆层，使探测与补强孔下端锚固于底板岩层，为探测与补强孔穿鞋；在技术套管位于主关键层下的戴帽注浆层处射孔，通过技术套管内腔及其与探测与补强孔内腔之间的空间向戴帽注浆层注入水泥浆，最后使水泥浆充满整个探测与补强孔，将探测与补强孔上端锚固在主关键层下，为探测与补强孔戴帽；同时基于沉陷观测线的观测结果，选择下沉速度较大的一处或多处施工探测与补强孔并进行穿鞋带帽补强；