[发明专利]一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法

摘要

本发明公开了一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法，包括以下步骤：在发生明显的变形、移动或破坏的煤矿采空区围岩的非稳定区域内钻孔取芯；将钻孔取到的部分煤岩样磨成粉末；通过实验得到煤岩样孔径的分布特征；在已钻取的煤岩样上用小锤子取1~2cm2的小煤岩样，选取相对平整的自然断面为观察面，在扫描电镜下观察煤岩样孔隙、裂隙的均一性以及孔隙的配位数，综合分析孔隙类型及孔裂隙发育和连通程度，判定是否为裂隙发育区；继续沿步骤一钻孔的方向打钻孔，并用钻孔彩色电视观察采空区围岩三维裂隙场分布的形态特征，确定有效隔水层厚度、裂隙的起裂位置以及裂隙发育区的范围；向判定为裂隙发育区的区域范围内注入浆液，达到堵水和加固的目的。

主权项

1.一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：在发生明显的变形、移动或破坏的煤矿采空区围岩的非稳定区域内钻孔取芯；步骤二：将钻孔取到的部分煤岩样用破碎机破碎成小块，然后用球磨机磨成粉末；步骤三：将步骤二中磨好的煤岩样粉末，先进行压汞实验测定煤岩样粉末中的宏孔，即孔径大于50nm，可以利用压汞时的压力和对应的进汞量即汞饱和度得到喉道的大小及分布，且进退汞曲线及回滞环反映出孔隙半径的大小和分布；再取该煤岩样粉末进行液氮吸附实验测定它的介孔，即孔径介于2~50nm之间，绘制液氮的吸附和脱附等温线，得到该煤岩体的孔容积及比表面积，并根据滞后环形状确定孔隙的形态；另取煤岩样粉末进行CO₂吸附实验测定它的微孔，即孔径小于2nm，得到CO₂的等温吸脱附数据，然后根据描述或模拟CO₂吸附的数学模型，得到煤岩样孔径的分布特征；步骤四：在步骤一中钻取的煤岩样上用小锤子取1~2cm²的小煤岩样，选取相对平整的自然断面作为观察面，在扫描电镜下观察煤岩样孔隙、裂隙的均一性以及孔隙的配位数，配位数越多说明孔隙连通性越好；然后在步骤一获取的煤岩样上钻取25mm*50mm的圆柱形样品，用X射线层析扫描，通过得到的样品CT数分析煤岩体的结构组分及孔裂隙特征，CT数越高密度越大；并通过扫描电镜和X射线层析扫描的数据，得到裂隙发育程度、形态及连通性的信息；步骤五：综合分析步骤三中得到的孔隙类型及步骤四中得到的孔裂隙发育和连通程度，当综合分析的结果为该区域裂隙较发育或裂隙发育时，则判定其为裂隙发育区；步骤六：继续沿步骤一钻孔的方向打钻孔，并用钻孔彩色电视观察采空区围岩三维裂隙场分布的形态特征，从得到的合成图像中确定出有效隔水层厚度、裂隙的起裂位置以及裂隙发育区的范围；步骤七：向步骤五中判定为裂隙发育区的区域范围内注入浆液，达到堵水和加固的目的。