[发明专利]一种厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法

说明书

一种厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法，根据厚煤层上分层开采后老空区围岩变形破坏特征，采用高密度电法、氡气探测法、电磁波CT法的地球物理化学综合探测方法，对厚煤层下分层“混合顶板”的完整性进行准确探测，确定厚煤层下分层“混合顶板”中局部破碎带的具体位置及其分布范围，在此基础上，优化设计局部破碎带的注浆加固方案，确定合理的注浆加固材料，并对厚煤层下分层“混合顶板”中的局部破碎带实施超前预注浆和滞后固化注浆。与现有技术相比，本发明可操作性强，效率高，针对性强，对类似的煤层顶板条件具有广泛的实用性和推广性。

技术领域

本发明属于煤炭资源地下开采技术领域，涉及一种煤层顶板完整性探测及其控制方法，尤其是一种适用于厚煤层上分层无序开采条件下形成的间隔式“混合顶板”完整性探测及其控制方法。

背景技术

煤炭是我国的基础能源和重要原料，占我国化石能源资源的90％以上，是稳定、经济、自主保障程度最高的能源。煤炭在一次能源消费中的比重将逐步降低，但在相当长时期内，煤炭的主体能源地位不会变化。目前，我国煤炭工业已进入“四期并存”(需求增速放缓期、过剩产能消化期、环境制约强化期、结构调整攻坚期)的发展阶段。由于我国以煤炭为主的能源结构短时期内很难改变，因此建设集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系，保障国家能源供应安全，促进社会经济健康稳定发展，具有十分重要的战略意义。

目前，我国大部分衰老矿井均面临资源枯竭的窘迫，急需后续的接替资源或进行企业转型。在此期间，如何维持矿井的稳定生产，解决庞大的单位职工日常生活问题，稳定矿区社会的和谐发展，是众多衰老矿井不得不面对的现实难题。由于衰老建矿时间较长、以往开采技术条件落后及周边小煤窑掠夺性开采等多种历史因素，使得矿井煤炭资源采出率很低，导致矿井常规的可采资源迅速枯竭，丢弃了大量的优质煤炭资源，特别是厚煤层开采时该问题更加突出。例如，具体到山西晋城矿区，该区域厚煤层分布较广，但受限于当时的开采技术条件，绝大部分矿井开采初期大都采用刀柱式、房柱式及小条带等多种混合方法开采厚煤层上分层煤炭资源，而将大量的厚煤层下分层煤炭资源搁置。厚煤层上分层的这种无序开采，直接导致厚煤层下分层“混合顶板”(由厚煤层上分层开采后遗留的大小不一的煤柱及形状不规则的老空区垮落矸石组成)的形成。

因此，对厚煤层下分层弃滞煤炭资源进行复采回收，提高煤炭资源采出率，延长矿井剩余服务年限，是衰老矿井走可持续发展道路的重要途径。而在对厚煤层下分层布置长壁综采工作面复采回收前，必须要保证下分层上部的间隔式“混合顶板”处于完整稳定状态，否则易导致工作面开采过程中发生严重的大面积冒顶事故。

目前在工作面顶板完整性工程实践方面，常见的现场探测方法主要有：钻孔窥视法、浅层地震法、地质雷达法等。现有常见方法往往存在工程量巨大、易受地质环境影响及探测效果差等缺点，尤其是无法准确确定煤层顶板中的局部破碎带具体位置及其分布范围，严重影响了顶板完整性控制措施的实施效果，故亟需发明一种有效的厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了克服现有技术的不足之处而提供一种准确有效的厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法。

技术方案：本发明的厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法：根据厚煤层上分层开采后老空区围岩变形破坏特征，采用高密度电法、氡气探测法、电磁波CT法的地球物理化学综合探测方法，对厚煤层下分层“混合顶板”的完整性进行准确探测，确定厚煤层下分层“混合顶板”中局部破碎带的具体位置及其分布范围，在此基础上，优化设计局部破碎带的注浆加固方案，确定合理的注浆加固材料，并对厚煤层下分层“混合顶板”中的局部破碎带实施超前预注浆和滞后固化注浆。

有益效果：本发明创造性地将高密度电法、氡气探测法和电磁波CT法三种方法相融合，能够准确地探测出局部破碎带的具体位置和分布范围，并能有针对性地对该区域进行合理的注浆加固控制。与现有技术相比，本发明可操作性强，效率高，针对性强，对类似的煤层顶板条件具有广泛的实用性和推广性。