[发明专利]空洞型采空区高浓度浆液充填墩柱大小与形态控制方法

说明书

本发明涉及一种充填墩柱大小与形态控制方法，属于采空区治理领域，具体是涉及一种空洞型采空区高浓度浆液充填墩柱大小与形态控制方法。本发明提出了一种空洞型采空区高浓度浆液充填墩柱大小与形态的控制方法，该方法可在地面进行操作，将高浓度浆液注入到采空区中，并在采空区中形成大小和形态可控的墩柱，利用局部充填方式，在采空区内部建立有效承载墩柱，实现有效支撑顶板，控制顶板变形，同时实现节约注浆材料，降低工程成本的目的。

技术领域

本发明涉及一种充填墩柱大小与形态控制方法，属于采空区治理领域，具体是涉及一种空洞型采空区高浓度浆液充填墩柱大小与形态控制方法。

背景技术

煤矿大空洞型采空区是地下煤炭资源开采完成后留下的巨型空洞，是一种不稳定的人工地质构造，随着形成时间的推移和赋存环境的变化，这种不稳定构造可能发生退化而衍生地面塌陷、矿山地震等矿山灾害。尤其小型煤矿，开采手段落后，顶板管理方式粗放，且缺乏必要地质资料，遗留的采空区潜在灾害更加严重。由于目前的采空区多为开采多年后遗留下来的，其工作面早已封闭，人无法下达到工作面进行直接治理，只能通过地面打钻注浆的方式将其粗略填充，因此，目前国内采空区治理多为稀浆全部充填法。但稀浆全充填方法治理采空区时浆液容易沿着优势通道远距离流动，形成较多的无效浆液，且无法预知浆液流动范围，而且无法做到全充填，往往具有较高的不接顶范围，并且产生较大的材料浪费，充填治理成本高，充填治理效果检验难以达到设计要求。因此，现在专家学者正在研究采空区部分充填治理方法，对于采空区治理时设计多少墩柱、墩柱的尺寸、墩柱的承载等设计问题，可利用力学手段进行计算，但是对于设计出来的墩柱如何在采空区中实现仍是一个难题。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了解决上述现有技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种空洞型采空区高浓度浆液充填墩柱大小与形态的控制方法，该方法可在地面进行操作，将高浓度浆液注入到采空区中，并在采空区中形成大小和形态可控的墩柱，利用局部充填方式，在采空区内部建立有效承载墩柱，实现有效支撑顶板，控制顶板变形，同时实现节约注浆材料，降低工程成本的目的

为解决上述问题，本发明的方案是：

一种用于空洞型采空区墩柱填充的高浓度浆液，包括以下质量份数的配料：

水泥，1；

粉煤灰，1.48-1.52；

风积砂：8.0-8.4；

水：1.2-2.5；

其中，风积砂粒径小于2mm。

一种用于空洞型采空区墩柱填充的高浓度浆液，包括以下质量份数的配料：

水泥，1；

粉煤灰，1.10-1.20；

煤矸石：6-6.4；

水：1.1-2.2；

其中，煤矸石粒径小于2mm。

一种用于空洞型采空区墩柱填充的高浓度浆液，包括：

将钻孔穿透采空区顶板，在钻孔中安装注浆管；

利用所述注浆管向采空区内注浆以形成墩柱，所述墩柱顶端与采空区顶板接触；

利用墩柱固化后来支撑采空区顶板。

优选的，上述的一种用于空洞型采空区墩柱填充的高浓度浆液，基于下式确定注浆启动压力p：