一种露天煤矿小窑采空区的探查及治理方法与流程

本发明属于煤矿隐蔽灾害探查治理，涉及一种露天煤矿小窑采空区探查及治理方法。

背景技术：

1、露天煤矿矿权范围内存在隐蔽的小窑采空区普遍存在埋藏较浅的特点，会对采区的穿孔爆破、采装和运输造成影响，如果大重量的开采作业用机械设备直接在采区上方作业，就存在设备压塌采空区顶部地层，掉入采空区，对施工人员和设备造成巨大威胁的风险，因此，需要在开采前获取小窑采空区的探查资料。

2、现有技术中，由于很多露天煤矿的前期勘探、采掘工作资料缺失，导致小窑采空区的数量、大小、位置等数据难以明确，需要进行探查，现有的探查主要采用“地面物探+地面钻探”的方法，探查用物探和钻探设备仍有可能设置在采空区上方，设备掉入采空区的危险大，存在安全隐患，亟需改进。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，以解决现有技术中存在的小窑采空区探查方法存在安全隐患的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

3、一种露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，包括以下步骤：

4、步骤1、根据露天煤矿区地质资料确定布设在露天煤矿待治理区域内的所有探查用定向长钻孔的钻进轨迹，所有定向长钻孔的水平段均沿露天煤矿待治理区域内的预设方向延伸且相互平行设置；

5、步骤2、按确定的钻进轨迹施工一个定向长钻孔；

6、步骤3、在定向长钻孔内每个预设的数据采集点采集实时供水量和实时返水量，然后计算数据采集点采集到的实时返水量与实时供水量的差值：

7、若每个数据采集点的实时返水量与实时供水量的差值为0～10l/min，则判定每个数据采集点均为正常采集点；钻进至设计深度后停钻，进入步骤5；

8、若某个数据采集点采集到的实时返水量与实时供水量的差值大于预设阈值，则判定该数据采集点为异常采集点，进入步骤4：

9、步骤4、由异常采集点继续钻进至实时返水量为0的位置停止钻进；将钻具上提一定距离；以预设的初始推进压力不回转推送钻具至孔底，获取孔底推进压力实测值，进而确定孔底推进压力实测值与预设的推进压力值之间的差值：

10、若孔底推进压力实测值与预设的推进压力值的差大于等于1mpa，且推送至孔底后无法继续推进，则将异常位置点记为孔前裂隙带边界点，并在孔前裂隙带边界点停钻，进入步骤5；

11、若孔底推进压力与预设的推进压力之间的差值小于1mpa，且推送至孔底后仍能继续向前推进，则将异常位置点记为孔前采空区边界点，并在孔前采空区边界点停钻，进入步骤5；

12、步骤5、提出钻具，向定向长钻孔内下入物探设备进行补充物探勘查，确定相邻定向长钻孔钻进轨迹之间是否存在孔间采空区或孔间裂隙带；

13、若是，则在定向长钻孔内施工侧分支孔进行孔间采空区或孔间裂隙带的验证；

14、若否，则撤出定向长钻孔内的钻具；

15、步骤6、重复步骤2～5，直至完成所有定向长钻孔的钻进和探查；

16、步骤7、根据探查结果确定孔前裂隙带位置、孔前采空区位置、孔间裂隙带位置和孔间采空区位置，并完成所有孔前采空区、孔前裂隙带、孔间裂隙带和孔间采空区的注浆填充。

17、本发明还具有以下技术特征：

18、具体的，步骤5中所述的物探设备包括设置在钻具上的孔内电磁探头、雷达仪和伽马测井仪，所述物探数据包括瞬变电磁数据、雷达数据和伽马数据。

19、更进一步的，步骤3所述的预设阈值为50l/min。

20、更进一步的，步骤4所述的一定距离为1～2m，预设的初始推进压力为1～2mpa。

21、更进一步的，相邻定向长钻孔的钻孔平面间距为20m～60m。

22、更进一步的，步骤3中所述的实时供水量为280～300l/min。

23、更进一步的，步骤3中，相邻数据采集点之间的间距为3～5m。

24、本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

25、(1)本发明方法采用水平定向长钻孔用钻孔施工设备和机具，所有施工机械设备全部集中在前期勘探证明安全的场地上，避免了机械设备在采空区上方施工，进而确保了探查和治理期间人员和设备的安全。

26、(2)本发明方法采用“定向长钻孔探查、孔内物探补充探查、分支孔验证、带压注浆充填治理”循环作业流程，保证了露天矿小窑采空区的精细化探查和治理效果。

27、(3)本发明方法采用了主孔开分支探查物探异常区验证的方法，对于探测到的孔间采空区和孔间裂隙带，采用已施工分支孔进行注浆作业，减少了钻孔工程量。

28、(4)本发明方法中所采用的物探设备采用“孔内瞬变+孔内雷达+孔内伽马”三种物探手段，三种设备的探查结果能够相互叠加验证，提升了异常区域圈定的准确率，减少了无用探查钻探工程的施工。

技术特征：

1.一种露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，其特征在于，步骤5中所述的物探设备包括设置在钻具上的孔内电磁探头、雷达仪和伽马测井仪，所述物探数据包括瞬变电磁数据、雷达数据和伽马数据。

3.如权利要求1所述的露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，其特征在于，步骤3所述的预设阈值为50l/min。

4.如权利要求1所述的露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，其特征在于，步骤4所述的一定距离为1～2m，预设的初始推进压力为1～2mpa。

5.如权利要求1所述的露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，其特征在于，相邻定向长钻孔的钻孔平面间距为20m～60m。

6.如权利要求1所述的露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，其特征在于，步骤3中所述的实时供水量为280～300l/min。

7.如权利要求1所述的露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，其特征在于，步骤3中，相邻数据采集点之间的间距为3～5m。

技术总结本发明公开一种露天煤矿小窑采空区探查及治理方法，本发明方法采用水平定向长钻孔用钻孔施工设备，施工机械设备全部集中在前期勘探证明安全的场地上，避免了机械设备在采空区上方施工，确保了探查和治理期间人员和设备的安全；采用“定向长钻孔探查+孔内物探补充探查+分支孔验证+带压注浆充填治理”的循环作业流程，保证了露天矿小窑采空区的精细化探查和治理效果；采用了主孔开分支探查物探异常区验证的方法，对于探测到的孔间采空区和孔间裂隙带，采用已施工分支孔进行注浆作业，减少了钻孔工程量；本发明方法采用“孔内瞬变+孔内雷达+孔内伽马”三种物探手段，三种探查结果能够相互叠加验证，提升了异常区域圈定的准确率。技术研发人员：吴璋,杨永健,豆旭谦,许超,王程,莫海涛,孙建乐,杨恒松受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15