[发明专利]一种厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法

摘要

一种厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法，根据厚煤层上分层开采后老空区围岩变形破坏特征，采用高密度电法、氡气探测法、电磁波CT法的地球物理化学综合探测方法，对厚煤层下分层“混合顶板”的完整性进行准确探测，确定厚煤层下分层“混合顶板”中局部破碎带的具体位置及其分布范围，在此基础上，优化设计局部破碎带的注浆加固方案，确定合理的注浆加固材料，并对厚煤层下分层“混合顶板”中的局部破碎带实施超前预注浆和滞后固化注浆。与现有技术相比，本发明可操作性强，效率高，针对性强，对类似的煤层顶板条件具有广泛的实用性和推广性。

主权项

1.一种厚煤层下分层“混合顶板”完整性探测及其控制方法，其特征是：具体步骤如下：步骤一、厚煤层上分层(1)开采后老空区(3)围岩变形破坏特征分析：根据厚煤层上分层(1)以往开采活动情况和采矿地质资料，分析厚煤层上分层(1)开采后老空区(3)围岩变形破坏特征，确定出厚煤层下分层(2)“混合顶板”所需的探测区域(4)；步骤二、高密度电法：在确定的探测区域(4)内，垂直厚煤层下分层(2)工作面推进方向间隔一段距离布置一条电极测线(6)，在所有电极测线(6)上间隔一段距离布置一个电极测点(7)；待所有电极测线(6)和电极测点(7)布置完毕后，采用直流电法仪(15)对所有电极测点(7)进行探测，并通过USB数据线(16)将探测数据传输至移动工作站(17)中进行反演生成探测区域(4)的视电阻率剖面图；根据生成的视电阻率剖面图，圈定出探测区域(4)内的多个老空区(3)范围；步骤三、氡气探测法：在圈定的多个老空区(3)范围内，垂直厚煤层下分层(2)工作面推进方向间隔一段距离布置一条氡气测线(8)，在所有氡气测线(8)上间隔一段距离布置一个氡气测点(9)；将累积测氡仪(13)的探杯(12)倒置埋设于氡气测点(9)下方30cm处的地表土壤中，间隔4h后将探杯(12)取出迅速放入累积测氡仪(13)中进行脉冲计数并存储测量数据；待所有氡气测点(9)完成测量工作后，通过USB数据线(16)将测量数据传输至移动工作站(17)中绘制氡气浓度变化三维曲线图；根据绘制的氡气浓度变化三维曲线图，确定出顶板不完全垮落的矸石未压实老空区(3)；步骤四、电磁波CT法：在确定的顶板不完全垮落的矸石未压实老空区(3)范围内，沿老空区(3)走向方向在其侧面一端打孔放置3个电磁波发射器(10)，在对应的另一端打孔放置3个电磁波接收器(11)，然后垂直老空区(3)走向方向每隔30m，在其与侧面平行的截面两边，分别布置同样位置的3个电磁波发射器(10)和3个电磁波接收器(11)，并将电磁波接收器(11)与电磁波层析成像仪(14)连接；待所有电磁波测量工作完成后，通过USB数据线(16)将测量数据传输至移动工作站(17)中绘制电磁波能量二维介质分布图像；根据绘制的电磁波能量二维介质分布图像，测定出该区域内局部破碎带(18)的具体位置及其分布范围；步骤五、局部破碎带(18)注浆加固控制：待所有的现场探测工作完成后，综合分析高密度电法、氡气探测法和电磁波CT法三种方法的探测结果，在此基础上，从现场施工及经济成本角度考虑，优化设计局部破碎带(18)的注浆加固方案为超前预注浆和滞后固化注浆，并进一步确定合理的注浆加固材料分别为ZKD高水速凝材料和普通水泥单浆液。