CN108757022A - 采空塌陷区的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采空塌陷地质灾害防治领域,提供了一种采空塌陷区的修复方法。该方法包括以下步骤:在地表开设取样孔;通过取样孔获取采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况;通过取样孔在采空区上覆的各个岩层进行取样、以获取各个岩层的岩石样品;测试多个岩石样品的力学性质,并根据测试结果计算地层的压力和强度;根据采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况以及地层的压力和强度,选取其中一个离层层位作为注浆层位;在地表开设延伸至注浆层位的注浆孔;利用高压泥浆泵将预先混合的粉煤灰浆通过注浆孔注入注浆层位对应的离层中。本发明通过在注浆层位对应的离层中充注粉煤灰浆不仅可消除注浆层位上方的离层间隙,而且还可将注浆层位下方的岩石层压实。
Description
技术领域
本发明涉及采空塌陷地质灾害防治领域,具体涉及一种采空塌陷区的修复方法。
背景技术
地下矿层被开采后形成的空间称为采空区。采空区上覆岩层因失去支撑,随之发生弯曲、塌落,进而造成地表塌陷,最终形成凹地。随着采空区的不断扩大,凹地便逐渐发展成采空塌陷区。采空塌陷灾害是造成人类生命财产损失的地质灾害的主要形式之一。
目前,修复采空塌陷区一般采用地面注浆法,该方法通过就地取材将水泥、黄土浆、粉煤与水的混合物灌注到采空区来实现对地面的支撑。由于,整个采空区都需要充满浆液,因此不仅注浆量较大,终凝时间较长,后期浆液中水分散失后对地表支撑作用也会显著下降,而且还容易出现跑浆、串浆和冒浆现象,甚至还会导致部分采空区未被浆液填满。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低廉、操作便捷的采空塌陷区的修复方法,以降低注浆量,避免注浆时发生跑浆、串浆和冒浆现象。
为达到上述目的,本发明提供了一种采空塌陷区的修复方法,该方法包括以下步骤:
在地表开设取样孔;
通过所述取样孔获取采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况;
通过所述取样孔在采空区上覆的各个岩层进行取样、以获取各个岩层的岩石样品;
测试多个所述岩石样品的力学性质,并根据测试结果计算地层的压力和强度;
根据采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况以及所述地层的压力和强度,选取其中一个离层层位作为注浆层位;
在地表开设延伸至所述注浆层位的注浆孔;
利用高压泥浆泵将预先混合的粉煤灰浆通过所述注浆孔注入所述注浆层位对应的离层中。
其中,所述粉煤灰浆中粉煤灰浓度为70%~75%。
其中,所述粉煤灰浆中添加有添加剂。
其中,所述添加剂包括防冻剂、速凝剂、缓凝剂和/或增稠剂。
其中,所述高压泥浆泵为变频泵。
其中,所述高压泥浆泵的注浆压力不小于所述注浆层位上覆岩层的压力。
本发明成本低廉、操作便捷,通过利用取样孔对采空区上覆的各个岩层进行取样,就可确定注浆层位;然后通过高压泥浆泵以一定高压将预先混合的粉煤灰浆注入注浆层位对应的离层,就可利用粉煤灰浆自身的重力和流体压力将注浆层位下方的岩石压实至采空区底板,进而就可在采空区形成压实区;与此同时,随着该离层中粉煤灰浆的逐渐增多,粉煤灰浆对注浆层位上方岩层施加的支持力就会逐渐增大,进而注浆层位上方其他的离层裂隙便在该支持力的作用下逐渐减小直至消除。另外,由于整个修复过程只需在指定的离层中注浆,因此大幅降低了粉煤灰浆的用量,降低了成本,缩短了终凝时间,避免了粉煤灰浆中水分的流失和跑浆、串浆和冒浆现象的发生。
附图说明
图1是本发明实施例中注浆前采空塌陷区的剖面图;
图2是本发明实施例中注浆后采空塌陷区的剖面图。
附图标记:
1、采空区;2、离层;3、注浆孔;4、注浆层位;5、硬质岩层;
6、软质岩层;7、压实区。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合发明中的附图,对发明中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于发明保护的范围。
在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的一种采空塌陷区的修复方法,该方法包括以下步骤:
在地表开设取样孔;
通过取样孔获取采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况;
通过取样孔在采空区上覆的各个岩层进行取样、以获取各个岩层的岩石样品;
测试多个岩石样品的力学性质,并根据测试结果计算地层的压力和强度;
根据采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况以及地层的压力和强度,选取其中一个离层层位作为注浆层位4;
在地表开设延伸至注浆层位4的注浆孔3;
利用高压泥浆泵将预先混合的粉煤灰浆通过注浆孔3注入注浆层位4对应的离层2中。由于,采空区上覆岩层失去支撑而弯曲移动时,不同岩层之间会形成大小不同的离层2,通过分析采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况以及地层的压力和强度,就可确定出一个最佳注浆层位4即硬质岩层5与软质岩层6之间形成的离层2,从而当粉煤灰浆注入该离层2后,在地层压力和注浆压力的共同作用下,粉煤灰浆中的水分便可通过软质岩层6快速运移至低压区,进而就可减缓地层的迟滞下沉。
由此,本发明通过利用取样孔对采空区上覆的各个岩层进行取样,就可确定注浆层位4;然后通过高压泥浆泵以一定高压将预先混合的粉煤灰浆注入注浆层位4对应的离层2,就可利用粉煤灰浆自身的重力和流体压力将注浆层位4下方的岩石压实至采空区底板,进而就可在采空区1形成压实区7;与此同时,随着该离层2中粉煤灰浆的逐渐增多,粉煤灰浆对注浆层位4上方岩层施加的支持力就会逐渐增大,进而注浆层位4上方其他的离层裂隙便在该支持力的作用下逐渐减小直至消除。可见,充注在注浆层位4对应的离层2中的粉煤灰浆不仅可对其上方的岩层施加一个向上的支持力,消除注浆层位4上方的离层间隙,而且还会对其下方的岩层施加向下压力,将注浆层位4下方的岩石层压实。另外,由于整个修复过程只需在指定的离层2中注浆,因此大幅减少了粉煤灰浆的用量,进而降低了成本,缩短了终凝时间,避免了粉煤灰浆中水分的流失和跑浆、串浆和冒浆现象的发生。
优选地,粉煤灰浆中粉煤灰浓度为70%~75%。进一步地,实际使用时,可根据现场气候和岩层裂隙的发育情况,在粉煤灰浆中添加添加剂,例如防冻剂、速凝剂、缓凝剂和/或增稠剂。
优选地,高压泥浆泵为变频泵,以便根据岩层的变形情况随时调整注浆压力,其中,注浆压力不小于注浆层位上覆岩层的压力,也就是说,注浆压力等于或略大于注浆层位上覆岩层的压力。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种采空塌陷区的修复方法,其特征在于,包括以下步骤:
在地表开设取样孔;
通过所述取样孔获取采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况;
通过所述取样孔在采空区上覆的各个岩层进行取样、以获取各个岩层的岩石样品;
测试多个所述岩石样品的力学性质,并根据测试结果计算地层的压力和强度;
根据采空区上覆岩层和岩层裂隙的发育情况以及所述地层的压力和强度,选取其中一个离层层位作为注浆层位;
在地表开设延伸至所述注浆层位的注浆孔;
利用高压泥浆泵将预先混合的粉煤灰浆通过所述注浆孔注入所述注浆层位对应的离层中。
2.根据权利要求1所述的采空塌陷区的修复方法,其特征在于,所述粉煤灰浆中粉煤灰浓度为70%~75%。
3.根据权利要求1所述的采空塌陷区的修复方法,其特征在于,所述粉煤灰浆中添加有添加剂。
4.根据权利要求3所述的采空塌陷区的修复方法,其特征在于,所述添加剂包括防冻剂、速凝剂、缓凝剂和/或增稠剂。
5.根据权利要求1所述的采空塌陷区的修复方法,其特征在于,所述高压泥浆泵为变频泵。
6.根据权利要求1至5任一项所述的采空塌陷区的修复方法,其特征在于,所述高压泥浆泵的注浆压力不小于所述注浆层位上覆岩层的压力。
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- 2018-05-29 CN CN201810531767.5A patent/CN108757022A/zh active Pending
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