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申请/专利权人：山东省煤田地质局第三勘探队

摘要：本发明涉及一种煤矿采空区的探测与高效处理一体方法，首先进行补充勘探以确定各地层的物理力学性质与厚度，各煤矿层区段煤柱处基本顶位置和垮落带岩层原始厚度、采空区上部基本顶位置以及各煤矿层的采高和埋深；然后基于补充勘探钻孔勘探的基本顶位置，拟合出沿倾向的基本顶实际下沉值，计算基本顶理论下沉值，基于两者比值创造性的提出了采空区稳定区的概念及其范围确定方法，并基于条带开采理论，进一步提出了采空区稳定区临界宽度w3的概念及其确定方法，据此确定了注浆充填治理范围，采空区无需全区域处理，仅部分进行注浆处理。最后给出了多层采空区综合处理的钻孔布置方案，可以大大减小钻孔施工量、注浆充填量，节约成本与时间。

主权项：1.一种煤矿采空区的探测与高效处理一体方法，用于多层采空区的综合处理，其特征在于，包括如下步骤：S1，沿采空区倾向布置1条补充勘探线，补充勘探线上间隔施工有补充勘探钻孔；位于区段煤柱上的补充勘探钻孔采用全取芯钻进工艺，终孔穿过最下部区段煤柱一定深度，基于取芯结果确定各地层的物理力学性质与厚度、各煤矿层区段煤柱处基本顶位置和垮落带岩层原始厚度，以及各煤矿层的采高h和埋深H；位于原回采工作面上方的补充勘探钻孔采用常规方式钻进至最下部煤矿层的垮落带，根据钻进特征确定各煤矿层垮落带位置以及垮落带上部基本顶位置标高埋深；S2，基于威尔逊煤柱屈服区宽度公式x0＝0.00492hH计算各煤矿层的区段煤柱的屈服区宽度，然后确定各煤矿层的区段煤柱的弹性区宽度w1＝wm-2x0，wm为区段煤柱的宽度；S3，基于不同位置处补充勘探钻孔勘探的各煤矿层基本顶的位置，拟合出各煤矿层单独开采时沿采空区倾向的该单独开采的煤矿层的基本顶位置曲线；各煤矿层单独开采时区段煤柱和原回采工作面上部的基本顶标高分别为H1、△H2，令C1＝H1-△H2即可得各煤矿层单独开采时原回采工作面上部的基本顶实际下沉值；S4，确定各煤矿层单独开采时的基本顶的理论下沉值C2；S5，采空区内满足C1≥90％·C2的区域为采空区稳定区，宽度为w2；S6，对于各煤矿层，计算出区段煤柱弹性区宽度w1与采空区稳定区宽度w2之和w，若w不小于60％的原回采工作面宽度wc和区段煤柱宽度wm之和，即w≥60％·wc+wm，则该煤矿层对应的采空区稳定无需注浆充填，否则需要注浆充填；对需要注浆充填的各煤矿层，按照w＝60％·wc+wm的要求以及步骤S2计算出的区段煤柱弹性区宽度w1确定采空区稳定区所需宽度w3，w3＝w-w1，则注浆充填治理范围为原回采工作面倾向中部w2宽度范围至w3宽度范围之间的采空区区域；S7，对需要注浆充填的各煤矿层，自上而下依次注浆充填治理采空区灾害，在原回采工作面倾向中部w3宽度范围边界施工帷幕孔，在注浆充填治理范围内部施工注浆孔，帷幕孔和注浆孔终孔皆施工至对应煤矿层的垮落带；S8，对需要注浆充填的各煤矿层，首先将粉煤灰、煤矸石粉碎成的煤矸石粉、水泥，加入水中制备成浆体，通过帷幕孔注入采空区；然后将粉煤灰加入水中制备成浆体，通过注浆孔注入采空区。

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