一种利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法技术

本发明专利技术公开了一种利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，在巷道断面中上部冒落的矸石堆中打钻孔，所述钻孔的长度方向与巷道底板所在平面呈α角，所述α角的范围为：围岩极不稳定条件下角度为63°，围岩不稳定条件下角度为49°，围岩稳定性一般条件下角度为45°，围岩较稳定条件下角度为42°，围岩极稳定条件下角度为28°；本发明专利技术所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法是通过注浆充填加固空顶区及部分垮落矸石对巷道冒顶提供一种简单、安全、可靠的处理方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿业领域，特别是涉及一种利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法。
技术介绍
出于围岩赋存条件差或外界应力扰动，井下巷道往往会出现顶板岩层大范围冒落，为保证该巷道在服务期内满足其使用性质，必须对冒落矸石进行清除，同时对冒顶区域围岩进行加固处理，恢复巷道通畅。传统的做法是在对冒落矸石清除的同时，对空顶区用木垛进行接顶，木垛下方按巷道设计轮廓线安设背板及金属支架，工序复杂，尤其是施工人员长时间在无支护的冒空区作业，人身安全难以保证，另外，木垛远不如岩石密实，软弱围岩下二次冒落可能性极大，接顶用木材在潮湿环境下容易腐烂变质，因此急需一种简单、安全、可靠的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种简单、安全、可靠的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法。一种利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，包括如下步骤：(1)冒顶严重性判断：根据冒落矸石量判断冒落矸石是否完全堵塞巷道；当冒落矸石完全堵塞巷道时，通过围岩稳定性评价判断围岩的稳定性，分为围岩极不稳定、围岩不稳定、围岩稳定性一般、围岩较稳定和围岩极稳定；(2)在巷道断面中上部冒落的矸石堆中打钻孔，所述钻孔的长度方向与巷道底板所在平面呈α角，所述α角的范围为：围岩极不稳定条件下角度为63°，围岩不稳定条件下角度为49°，围岩稳定性一般条件下角度为45°，围岩较稳定条件下角度为42°，围岩极稳定条件下角度为28°；(3)利用钻孔窥视仪探测冒落矸石上方岩层破裂情况，确定巷道顶板岩层冒落是否形成空顶、形成空顶的情况下空顶的体积、空顶区或者冒落带顶点与巷道顶板的高度差，根据探测情况设置至少一个空顶区注浆孔和多个冒落带注浆孔；(4)注浆和封孔；(5)掘进：注浆完成后，巷道顶板岩层冒落形成的采空区和冒落的矸石堆在注浆液的作用下固结成为一个稳定的整体，使用YT28型凿岩机，沿巷道设计轮廓线，对巷道顶板冒落的矸石堆进行挖掘；(6)支护：掘进达到一个循环步距1m时，停止掘进，切断裸露的注浆锚杆，去掉外围的黄麻，按上托盘和楔形垫片以及螺丝，人工施加225KN扭矩；同时，采用背板将掘出的巷道顶板背严，由外向里、顺风方向逐棚架设U型棚，U型棚沿巷道走向1米1个，对巷道进行支护；完成支护后重复步骤(5)和步骤(6)，进行下一步距的掘进和支护工作，保证在注浆冒落带下掘进长度控制在1m安全距离以内，直至巷道完全贯通；(7)注浆加固：冒落区域巷道贯通后，设计长钻孔，打入注浆锚杆，安装注浆管注浆，深入到长钻孔顶部，封孔并注浆。本专利技术所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其中，步骤(3)中所述空顶区注浆孔和冒落带注浆孔的设置方式为：当空顶区有1.5m3以下或者没有空顶区时，在空顶区只需1个空顶区注浆孔，此时抽出钻孔窥视仪，将步骤(2)中的钻孔当作空顶区注浆孔使用，并在所述空顶区注浆孔下部沿垂直方向设置多个冒落带注浆孔；当空顶区大于1.5m3时，对步骤(2)中的钻孔进行封孔处理，同时每1.5m3的空间设置一个空顶区注浆孔，同时在每个所述空顶区注浆孔下部沿垂直方向设置多个冒落带注浆孔；巷道断面上所述空顶区注浆孔和所述冒落带注浆孔均匀布置，不足1.5m3的按1.5m3计算；所述冒落带注浆孔数量根据冒落带顶点与巷道顶板的高度差决定，高度差每0.5m～0.8m设置一个所述冒落带注浆孔，所述空顶区注浆孔必须贯穿到空顶区，所述冒落带注浆孔贯穿冒落带。本专利技术所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其中，当巷道冒落带长度大于3m时，高度差每0.5m～0.7m设置一个所述冒落带注浆孔，当巷道冒落带长度小于3m时，高度差每0.7m～0.9m设置一个所述冒落带注浆孔，所述空顶区注浆孔和所述冒落带注浆孔与施工侧巷道顶板和冒落交接处之间的距离大于0.4m，所述空顶区注浆孔和所述冒落带注浆孔之间或者相邻两个所述冒落带注浆孔之间的距离不小于0.1m。本专利技术所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其中，所述封孔采用软木塞和麻黄；所述空顶区注浆孔的封孔长度不小于300mm，所述冒落带注浆孔的封孔长度为所述冒落带注浆孔的长度方向所在直线与巷道顶板的交点到所述冒落带注浆孔的孔口之间的直线距离。本专利技术所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其中，步骤(4)中注浆过程中注浆液选用的是矿用化学充填材料固尔亚G03，将双组份包装的固尔亚G03中的A组分和B组分以1:1的体积比注入，混合后，在150s的时间内其状态由液体变为固体，注浆时，所述空顶区注浆孔的注浆压力在1.5MPa-2MPa之间，所述冒落带注浆孔的注浆压力控制在1.3MPa-1.5MPa之间，当注浆压力高于这个范围时暂停片刻后再注；待冒落区矸石堆有注浆液渗出后，注浆孔不进浆时，停止注浆；注浆后由于巷道顶板岩层冒落所形成的的空顶区会被注浆液形成的具有一定粘结性的固体充填物充满，从而形成充填材料接顶；冒落的矸石堆在注浆液的粘结作用下，固结成一个相对稳定的整体；所述空顶区注浆孔采用锚索机打钻孔，孔径Ф32mm，孔的深度为5.5m；所述冒落带注浆孔采用风钻打钻孔，孔径Ф38mm，深度为3.5m，并用扫眼器吹尽孔内水及煤岩粉，将注浆锚杆插入孔内，注浆锚杆外露50～70mm，方便连接注浆机；在注浆过程中，注意检查其它注浆锚杆及煤壁是否有漏浆现象，如有漏浆现象时，在不停机的情况下，用快速水泥或锚固剂进行封堵，当快速水泥或锚固剂凝固后，再继续注浆，以防浆液继续泄漏，同时将漏液的注浆锚杆标记清楚。本专利技术所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其中，所述注浆锚杆为中空式，长3.5m，外径32mm，内径22mm，抗拉强度280KN；所述注浆锚杆的端部1.5mm的杆体制作成螺纹结构，所述螺纹结构的螺纹齿高1.5mm，螺距12.5mm；所述注浆锚杆的杆体外围每隔0.3m设置有一圈凹槽和对称设置的两个注浆孔，所述凹槽的深度为3mm，宽度为10mm；所述注浆孔连通所述凹槽的底部与所述注浆锚杆的内部空间，所述注浆孔直径为6mm，长度为7mm，所述凹槽从所述注浆锚杆的端部开始共设置10处，第一处距离端部0.05m～0.1m，所述注浆锚杆的前部为锥形设计；所述注浆锚杆还包括闭合圈，数量与所述凹槽的数量一致，所述闭合圈由带状结构的本体和固定在其上的两个柱体构成，所述柱体的高度比所述注浆孔的长度长2mm，所述柱体的直径与所述注浆孔的直径一致，所述本体的长度与所述凹槽的底部形成的圆周的周长一致，宽度与所述凹槽的宽度一致，厚度与所述凹槽的深度一致；所述柱体由吸水膨胀材料制成，所述本体由塑料制成；使用过程中，所述带状结构的本体围合固定在所述凹槽上，所述两个柱体与所述两个注浆孔匹配固定，在所述本体的外侧采用钢片绕圈扎紧，缠上黄麻。本专利技术所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其中，所述U型棚与巷道顶板之间架设铁背板，所述铁背板规格为：长×宽×高＝930mm×150mm×60mm，间隔500±50mm一块，均匀布置要刹紧背牢，每棚设置四根铁拉杆，拱顶中线两侧500mm处各一根，两帮柱腿距底板往上1300mm处各一根；凡有空帮，空顶处一律用坑木背实背牢，顶部要接顶，不得有空帮空顶现象；所述U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)冒顶严重性判断：根据冒落矸石量判断冒落矸石是否完全堵塞巷道；当冒落矸石完全堵塞巷道时，通过围岩稳定性评价判断围岩的稳定性，分为围岩极不稳定、围岩不稳定、围岩稳定性一般、围岩较稳定和围岩极稳定；(2)在巷道断面中上部冒落的矸石堆中打钻孔，所述钻孔的长度方向与巷道底板所在平面呈α角，所述α角的范围为：围岩极不稳定条件下角度为63°，围岩不稳定条件下角度为49°，围岩稳定性一般条件下角度为45°，围岩较稳定条件下角度为42°，围岩极稳定条件下角度为28°；(3)利用钻孔窥视仪探测冒落矸石上方岩层破裂情况，确定巷道顶板岩层冒落是否形成空顶、形成空顶的情况下空顶的体积、空顶区或者冒落带顶点与巷道顶板的高度差，根据探测情况设置至少一个空顶区注浆孔和多个冒落带注浆孔；(4)注浆和封孔；(5)掘进：注浆完成后，巷道顶板岩层冒落形成的采空区和冒落的矸石堆在注浆液的作用下固结成为一个稳定的整体，使用YT28型凿岩机，沿巷道设计轮廓线，对巷道顶板冒落的矸石堆进行挖掘；(6)支护：掘进达到一个循环步距1m时，停止掘进，切断裸露的注浆锚杆，去掉外围的黄麻，按上托盘和楔形垫片以及螺丝，人工施加225KN扭矩；同时，采用背板将掘出的巷道顶板背严，由外向里、顺风方向逐棚架设U型棚，U型棚沿巷道走向1米1个，对巷道进行支护；完成支护后重复步骤(5)和步骤(6)，进行下一步距的掘进和支护工作，保证在注浆冒落带下掘进长度控制在1m安全距离以内，直至巷道完全贯通；(7)注浆加固：冒落区域巷道贯通后，设计长钻孔，打入注浆锚杆，安装注浆管注浆，深入到长钻孔顶部，封孔并注浆。...

【技术特征摘要】
1.一种利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)冒顶严重性判断：根据冒落矸石量判断冒落矸石是否完全堵塞巷道；当冒落矸石完全堵塞巷道时，通过围岩稳定性评价判断围岩的稳定性，分为围岩极不稳定、围岩不稳定、围岩稳定性一般、围岩较稳定和围岩极稳定；(2)在巷道断面中上部冒落的矸石堆中打钻孔，所述钻孔的长度方向与巷道底板所在平面呈α角，所述α角的范围为：围岩极不稳定条件下角度为63°，围岩不稳定条件下角度为49°，围岩稳定性一般条件下角度为45°，围岩较稳定条件下角度为42°，围岩极稳定条件下角度为28°；(3)利用钻孔窥视仪探测冒落矸石上方岩层破裂情况，确定巷道顶板岩层冒落是否形成空顶、形成空顶的情况下空顶的体积、空顶区或者冒落带顶点与巷道顶板的高度差，根据探测情况设置至少一个空顶区注浆孔和多个冒落带注浆孔；(4)注浆和封孔；(5)掘进：注浆完成后，巷道顶板岩层冒落形成的采空区和冒落的矸石堆在注浆液的作用下固结成为一个稳定的整体，使用YT28型凿岩机，沿巷道设计轮廓线，对巷道顶板冒落的矸石堆进行挖掘；(6)支护：掘进达到一个循环步距1m时，停止掘进，切断裸露的注浆锚杆，去掉外围的黄麻，按上托盘和楔形垫片以及螺丝，人工施加225KN扭矩；同时，采用背板将掘出的巷道顶板背严，由外向里、顺风方向逐棚架设U型棚，U型棚沿巷道走向1米1个，对巷道进行支护；完成支护后重复步骤(5)和步骤(6)，进行下一步距的掘进和支护工作，保证在注浆冒落带下掘进长度控制在1m安全距离以内，直至巷道完全贯通；(7)注浆加固：冒落区域巷道贯通后，设计长钻孔，打入注浆锚杆，安装注浆管注浆，深入到长钻孔顶部，封孔并注浆。2.根据权利要求1所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其特征在于：步骤(3)中所述空顶区注浆孔和冒落带注浆孔的设置方式为：当空顶区有1.5m3以下或者没有空顶区时，在空顶区只需1个空顶区注浆孔，此时抽出钻孔窥视仪，将步骤(2)中的钻孔当作空顶区注浆孔使用，并在所述空顶区注浆孔下部沿垂直方向设置多个冒落带注浆孔；当空顶区大于1.5m3时，对步骤(2)中的钻孔进行封孔处理，同时每1.5m3的空间设置一个空顶区注浆孔，同时在每个所述空顶区注浆孔下部沿垂直方向设置多个冒落带注浆孔；巷道断面上所述空顶区注浆孔和所述冒落带注浆孔均匀布置，不足1.5m3的按1.5m3计算；所述冒落带注浆孔数量根据冒落带顶点与巷道顶板的高度差决定，高度差每0.5m～0.8m设置一个所述冒落带注浆孔，所述空顶区注浆孔必须贯穿到空顶区，所述冒落带注浆孔贯穿冒落带。3.根据权利要求2所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其特征在于：当巷道冒落带长度大于3m时，高度差每0.5m～0.7m设置一个所述冒落带注浆孔，当巷道冒落带长度小于3m时，高度差每0.7m～0.9m设置一个所述冒落带注浆孔，所述空顶区注浆孔和所述冒落带注浆孔与施工侧巷道顶板和冒落交接处之间的距离大于0.4m，所述空顶区注浆孔和所述冒落带注浆孔之间或者相邻两个所述冒落带注浆孔之间的距离不小于0.1m。4.根据权利要求3所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其特征在于：所述封孔采用软木塞和麻黄；所述空顶区注浆孔的封孔长度不小于300mm，所述冒落带注浆孔的封孔长度为所述冒落带注浆孔的长度方向所在直线与巷道顶板的交点到所述冒落带注浆孔的孔口之间的直线距离。5.根据权利要求4所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其特征在于：步骤(4)中注浆过程中注浆液选用的是矿用化学充填材料固尔亚G03，将双组份包装的固尔亚G03中的A组分和B组分以1:1的体积比注入，混合后，在150s的时间内其状态由液体变为固体，注浆时，所述空顶区注浆孔的注浆压力在1.5MPa-2MPa之间，所述冒落带注浆孔的注浆压力控制在1.3MPa-1.5MPa之间，当注浆压力高于这个范围时暂停片刻后再注；待冒落区矸石堆有注浆液渗出后，注浆孔不进浆时，停止注浆；注浆后由于巷道顶板岩层冒落所形成的的空顶区会被注浆液形成的具有一定粘结性的固体充填物充满，从而形成充填材料接顶；冒落的矸石堆在注浆液的粘结作用下，固结成一个相对稳定的整体；所述空顶区注浆孔采用锚索机打钻孔，孔径Ф32mm，孔的深度为5.5m；所述冒落带注浆孔采用风钻打钻孔，孔径Ф38mm，深度为3.5m，并用扫眼器吹尽孔内水及煤岩粉，将注浆锚杆插入孔内，注浆锚杆外露50～70mm，方便连接注浆机；在注浆过程中，注意检查其它注浆锚杆及煤壁是否有漏浆现象，如有漏浆现象时，在不停机的情况下，用快速水泥或锚固剂进行封堵，当快速水泥或锚固剂凝固后，再继续注浆，以防浆液继续泄漏，同时将漏液的注浆锚杆标记清楚。6.根据权利要求5所述的利用钻孔窥视仪探测冒落区的顶板塌陷治理方法，其特征在于：所述注浆锚杆为中空式，长3.5m，外径32mm，内径22mm，抗拉强度280KN；所述注浆锚杆的端部1.5mm的杆体制作成螺纹结构，所述螺纹结构的螺纹齿高1.5mm，螺距12.5mm；所述注浆锚杆的杆体外围每隔0.3m设置有一圈凹槽和对称设置的两个注浆孔，所述凹槽的深度为3mm，宽度为10mm；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华磊，涂敏，黄乃斌，刘结高，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34