房柱式采空区充填方法与流程

本发明涉及采空区治理，尤其涉及一种房柱式采空区充填方法。

背景技术：

1、房柱式采空区作为煤矿采空区类型的一种，房柱式采空区是通过房柱式采矿法对矿层进行开采后遗留的区域。随着经济建设和城市不断发展，大量的铁路和高速公路不得不穿越房柱式采空区，某些建筑物和构筑物也不得不在房柱式采空区上建造，房柱式采空区在覆岩应力、风化等因素的作用下，房柱式采空区的煤柱的有效尺寸不断减小，使得局部煤柱失稳，进而导致房柱式采空区局部顶板发生塌陷，塌陷范围由小变大、由低到高，直至发展至地表，造成地表下沉和变形，对地表附属人员和建(构)筑物的安全形成威胁。

2、为了防止房柱式采空区塌陷，对房柱式采空区采用充填治理。而现有采用将房柱式采空区内的可充空间全部充填，导致治理工程量大且成本高。

技术实现思路

1、本发明提供一种房柱式采空区充填方法，用以解决现有技术中治理工程量大且成本高的缺陷。

2、本发明提供一种房柱式采空区充填方法，包括：

3、确定房柱式采空区对应的充填边界信息和最大允许垮落宽度；

4、根据所述充填边界信息和所述最大允许垮落宽度，从所述房柱式采空区中确定待充填采空区域；

5、对所述待充填采空区域的采空空间进行物料充填。

6、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述确定房柱式采空区对应的最大允许垮落宽度，包括：

7、确定所述房柱式采空区对应的垮落高度和垮落角；

8、基于所述垮落高度和所述垮落角确定最大允许垮落宽度。

9、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述确定所述房柱式采空区对应的垮落高度，包括：

10、根据所述房柱式采空区上方的覆岩结构，确定所述覆岩结构中的关键层位；

11、将所述关键层位的底面与所述房柱式采空区顶面之间的竖直距离确定为所述垮落高度。

12、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述基于所述垮落高度和所述垮落角确定最大允许垮落宽度，包括：

13、基于公式(1)确定最大允许垮落宽度；

14、b＝2qcotα                        (1)

15、其中，b表示最大允许垮落宽度，q表示垮落高度，α表示垮落角。

16、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述充填边界信息包括局部充填宽度，所述确定房柱式采空区对应的充填边界信息，包括：

17、基于极限强度理论和所述最大允许垮落宽度，确定房柱式采空区对应的局部充填宽度。

18、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述确定房柱式采空区对应的局部充填宽度，包括：

19、基于公式(2)确定局部充填宽度；

20、

21、其中，b＝0.64σ1-γhk，c＝-2γhkb，d＝-γhkb2；

22、a表示局部充填宽度，σ1表示临界抗压强度，h表示所述房柱式采空区的高度，γ表示所述房柱式采空区覆岩平均容重，h表示所述房柱式采空区顶面与地表的竖直距离，k表示稳定性安全系数，b表示最大允许垮落宽度。

23、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述根据所述充填边界信息和所述最大允许垮落宽度，从所述房柱式采空区中确定待充填采空区域，包括：

24、根据所述充填边界信息和所述最大允许垮落宽度，确定目标局部充填宽度和目标不填充宽度，所述目标局部充填宽度大于或等于所述局部充填宽度，所述目标不填充宽度小于或等于所述最大允许垮落宽度；

25、基于所述目标局部充填宽度和所述目标不填充宽度，从所述房柱式采空区中确定所述目标局部充填宽度对应的多个待充填采空区域。

26、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述房柱式采空区包括间隔均布的多个煤柱，相邻煤柱之间形成所述采空空间，所述待充填采空区域包括至少一个煤柱及至少一个与所述至少一个煤柱相邻的采空空间。

27、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述多个待充填采空区域呈矩阵分布。

28、根据本发明实施例提供的一种房柱式采空区充填方法，所述对所述待充填采空区域的采空空间进行物料充填，包括：

29、在所述待充填采空区域上方的治理区域布置多个注料孔；

30、将浆料由中部的注料孔向外侧的注料孔依次注入所述待充填采空区域的采空空间。

31、本发明实施例提供的房柱式采空区充填方法，通过确定房柱式采空区对应的充填边界信息和最大允许垮落宽度，进而确定房柱式采空区中的待充填采空区域，对待充填采空区域的采空空间进行物料充填，最大允许垮落宽度表征相邻待充填采空区域之间的距离，实现房柱式采空区的部分充填，并能够在填充后能够提高房柱式采空区的稳定性，从而降低治理工程量和成本。

技术特征：

1.一种房柱式采空区充填方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，确定房柱式采空区对应的最大允许垮落宽度，包括：

3.根据权利要求2所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述确定所述房柱式采空区对应的垮落高度，包括：

4.根据权利要求2所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述基于所述垮落高度和所述垮落角确定最大允许垮落宽度，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述充填边界信息包括局部充填宽度，所述确定房柱式采空区对应的充填边界信息，包括：

6.根据权利要求5所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述确定房柱式采空区对应的局部充填宽度，包括：

7.根据权利要求6所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述根据所述充填边界信息和所述最大允许垮落宽度，从所述房柱式采空区中确定待充填采空区域，包括：

8.根据权利要求7所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述房柱式采空区包括间隔均布的多个煤柱，相邻煤柱之间形成所述采空空间，所述待充填采空区域包括至少一个煤柱及至少一个与所述至少一个煤柱相邻的采空空间。

9.根据权利要求7所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述多个待充填采空区域呈矩阵分布。

10.根据权利要求1至4任一项所述的房柱式采空区充填方法，其特征在于，所述对所述待充填采空区域的采空空间进行物料充填，包括：

技术总结本发明涉及采空区治理技术领域，提供一种房柱式采空区充填方法，该方法包括确定房柱式采空区对应的充填边界信息和最大允许垮落宽度；根据充填边界信息和最大允许垮落宽度，从房柱式采空区中确定待充填采空区域；对待充填采空区域的采空空间进行物料充填。本发明实施例提供的房柱式采空区充填方法，通过确定房柱式采空区对应的充填边界信息和最大允许垮落宽度，进而确定房柱式采空区中的待充填采空区域，对待充填采空区域的采空空间进行物料充填，最大允许垮落宽度表征相邻待充填采空区域之间的距离，实现房柱式采空区的部分充填，并能够在填充后能够提高房柱式采空区的稳定性，从而降低治理工程量和成本。技术研发人员：胡俭,孙万明,党文佳,刘廷方,操康波,张磊宝,浮耀坤,于秋鸽,郭爱国,张玉军,刘贵,樊振丽受保护的技术使用者：天地科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23