[发明专利]一种复杂地质条件下煤层探测及采空区处理综合方法

说明书

本发明涉及一种复杂地质条件下煤层探测及采空区处理综合方法，基于已有的地质探测资料确定采空区的大致长度方向，然后大致沿着倾向布置两条补充探测线以确定采空区和残留煤柱的倾向范围、垮落带范围，并创造性的给出了两种确定方法；在确定的残留煤柱上施工第二补充探测钻孔，以得出下位煤矿层的补充探测数据，解决了补充探测钻孔穿采空区的难题；基于补充探测结果确定下位煤矿层开采后的垮落带范围并判断其与上位垮落带是否导通，并根据判断结果给出了上位采空区和下位采空区灾害治理的注浆钻孔布置方案，采用粉煤灰和将煤矸石粉碎成的煤矸石粉作为注浆材料，既实现了煤矿井采空区灾害治理，又消耗了这两种固体废弃物，一举两得。

技术领域

本发明涉及煤层探测及采空区灾害处理领域，具体为一种复杂地质条件下煤层探测及采空区处理综合方法。

背景技术

煤矿层开采之前需进行探测以确定煤体的可采性、煤质等赋存特征以及其所在区的覆岩岩性、地质构造特征、水文地质特征等。有些地区的煤矿层在前期已经进行过探测，但是为了更精确的了解煤矿层的情况，补充探测是常用的方法。煤矿层在地下一般有多层，而有些上位的浅层煤矿层已经开采，此时在进行下位的深层煤矿层开采前，进行补充探测就面临着补充探测钻孔穿采空区的难题。而煤矿井采空区也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。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，本发明提出一种复杂地质条件下煤层探测及采空区处理综合方法，应用于上位煤矿层已经开采，下位煤矿层需要补充探测的工况，包括如下步骤：

S1，基于已有的地质探测资料，初步判断煤矿层的大致走向方位，并确定上位煤矿层的采区内已采工作面的大致推进方向；

S2，间隔布置两条沿着煤矿层大致倾向的补充探测线，补充探测线上间隔施工有补充探测钻孔，补充探测出上位煤矿层的各已采工作面的倾向范围、已采工作面之间残留煤柱的倾向范围，同时确定上位煤矿层开采后的垮落带范围；

优选的，所述补充探测钻孔为垂直钻孔，首先基于一定间距沿补充探测线施工若干补充探测钻孔，然后在大致确定出的导水裂隙带或者垮落带两侧边界处再次施工若干补充探测钻孔。

优选的，位于上位煤矿层的已采工作面内的补充探测钻孔，其终孔施工至垮落带顶界，并且根据钻进特征判断导水裂隙带和垮落带位置；位于上位煤矿层的残留煤柱上的补充探测钻孔，其终孔穿过残留煤柱一定深度。

优选的，将两条补充探测线上，确定残留煤柱和已采工作面分界的点连接成线，该连线的延伸方向即是残留煤柱和已采工作面的倾向分界线。

优选的，根据补充探测线上各补充探测钻孔确定的导水裂隙带或垮落带顶界位置，近似拟合出沿补充探测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工作面推进方向，然后确定沿已采工作面宽度方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工作面宽度范围的关系大致确定出上位煤矿层的已采工作面的倾向范围、已采工作面之间残留煤柱的倾向范围。

S3，在残留煤柱正上方的地面向下施工第二补充探测钻孔，采用全取芯钻进工艺，终孔穿过下位煤矿层一定深度，以此确定出下位煤矿层的煤质、煤厚、煤类等补充探测数据，以及其上下的各覆岩层的厚度、岩性等补充探测数据；

S4，将各覆岩层的取芯岩块做成标准试样，进行力学参数测试，得出各覆岩层的物理力学性质，据此判断下位煤矿层开采后的垮落带范围；

S5，当下位煤矿层开采后的垮落带与下位的煤矿层的垮落带连通，执行该步骤；