CN113047834B - 条带状煤柱的核区加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿区修复技术领域，尤其是涉及一种条带状煤柱的核区加固方法，包括如下步骤：S1，从地表条带煤柱正上方向下对条带状煤柱进行钻孔；S2，在步骤S1加工出的钻孔中利用造穴器械对条带状煤柱内部进行造穴并形成内核空间；S3，从地面往所述钻孔注入水泥，让水泥填满所述内核空间；S4，等待水泥凝固。本发明一种条带状煤柱的核区加固方法，能根本性地对条带状煤柱的内部核区进行加固，使煤柱所受到的压力降低，有利于消除煤柱长期持续受压而产生的蠕变破坏，保护煤柱内部核区，增加条带状煤柱对地表岩层的支撑强度。
Description
技术领域
本发明涉及矿区土地承载力修复技术领域，尤其是涉及一种条带状煤柱的核区加固方法。
背景技术
在矿区开采技术中，为了防止因开采而导致的矿区地表沉陷，先后运用了房柱开采、条带开采、充填开采等煤炭开采方式，通过留设煤柱，保护地表建筑物、避免地面塌陷。但是，随着时间的推移，煤柱自然风化、蠕变、破裂，导致部分煤柱失稳破坏，引发采空区煤柱及围岩系统失稳，进而引起采空区“二次活化”，导致地表产生较大的附加移动和变形，地表地基承载力降低，致使地表建(构)筑物沉降、局部开裂、倾斜直至倒塌等灾害的发生，严重影响和危害着采空区上方建(构)筑物的规划、施工建设和安全运营。
为消除采空区煤柱破坏失稳，现有技术的处理方式是：在开采过程中，采用条带开采技术，使采矿区形成了多条条带状煤柱，条带煤柱支撑上覆岩层，防止地表塌陷。开采后，因上覆岩层在重力加载蠕变、破裂，自然风化等，引起煤柱受到破坏，为保持地表稳定需对条带状的煤柱进行加固，现行的条带状煤柱加固技术主要从条带煤柱外部进行加固，总体有两种，一种是在煤柱表面装入锚杆固定，防止煤柱表面破碎，减少侧向变形；另一种是对采空区域灌浆、充填等，相当于在条带状煤柱的外围表面形成挡墙、构筑出围挡，包裹住煤柱，形成保护。
但是上述两种处理方式仍然存在以下技术的缺陷：
1、外部锚杆加固只能加固煤柱表面，控制表面片帮，延缓破坏过程，无法解决上部地层长期加载对煤柱核区破坏。
2、往巷道(采空区)注浆充填、矸石充填常出现采空区未被浆液填满，只起到煤柱表面围挡，外部保护作用，未分担煤柱的上覆压力，无法有效支撑上部岩层；
3、煤柱核区长期持续加载破坏是煤柱破坏根本原因，现有方法无法从根本上降低煤柱核区受到的上覆岩层持续加载的压力。
4、未解决煤柱内部核区的加固问题。
发明内容
本发明提供一种条带状煤柱的核区加固方法，能根本性地对条带状煤柱的内部核区进行加固，使煤柱所受到的压力降低，有利于消除煤柱长期持续受压而产生的蠕变破坏，保护煤柱内部核区，增加条带状煤柱对地表岩层的支撑强度。
本发明提供一种条带状煤柱的核区加固方法，包括如下步骤：
S1，从地表条带煤柱正上方向下对条带状煤柱钻孔；
S2，在步骤S1加工出的钻孔中利用造穴器械与工艺对条带状煤柱内部进行造穴并形成内核空间；
S3，从地面往所述钻孔注入水泥，让水泥填满所述内核空间；
S4，等待水泥凝固。
根据本发明提供的一种条带状煤柱的核区加固方法，在步骤S1和S2中，所述钻孔和所述内核空间的数量为若干个，若干个所述钻孔和内核空间分别沿着条带状煤柱的延展向依次排列分布。
根据本发明提供的一种条带状煤柱的核区加固方法，在步骤S1中，所述钻孔的底端向下延伸至条带状煤柱的煤层底板。
根据本发明提供的一种条带状煤柱的核区加固方法，在步骤S2中，所述内核空间从上往下贯穿条带状煤柱。
根据本发明提供的一种条带状煤柱的核区加固方法，所述内核空间的直径大于所述钻孔的直径。
根据本发明提供的一种条带状煤柱的核区加固方法，所述内核空间的直径依据上覆岩层重量及钻孔数量等综合计算设定，最低要求需大于或等于所述钻孔直径的三倍。根据本发明提供的一种条带状煤柱的核区加固方法，所述水泥为高强度水泥。
本发明提供的一种条带状煤柱的核区加固方法，通过从地表岩层向下钻孔，让钻孔向下延伸至地表岩层底部的条带状煤柱，然后采用机械造穴技术，在所述钻孔内利用造穴器械对条带状煤柱的内部进行造穴，待掏出煤粉后，便能使条带状煤柱的内部形成内核空间，最后往所述钻孔注入水泥，让水泥灌入条带状煤柱内部的内核空间，让内核空间填满水泥，待水泥凝固硬化后，便可以大大加强条带状煤柱的内核强度，硬化后的水泥能坚固地向上支撑地表岩层，避免条带状煤柱因长期持续受到地表岩层的巨大压力而受损，保护煤柱内部核区，因此能根本性地对条带状煤柱的内部核区进行加固，使煤柱所受到的压力降低，有利于消除煤柱长期持续受压而产生的蠕变破坏，增加条带状煤柱对地表岩层的支撑强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的正视方向内部结构图；
图2是本发明的俯视方向内部结构图；
图3是本发明的侧视方向内部结构图。
1地表岩层，2条带状煤柱，3钻孔，4内核空间，5水泥，6煤层底板，7采空区。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1～3描述本发明的一种条带状煤柱的核区加固方法，包括如下步骤：
S1，从地表条带煤柱正上方向下对条带状煤柱2进行钻孔，使条带状煤柱2内部形成钻孔3；
S2，在步骤S1加工出的钻孔3中利用造穴器械与工艺对条带状煤柱2内部进行造穴，待挖出内部煤粉后，带状煤柱2的内部便可以形成内核空间4；
S3，从地面往钻孔3注入水泥5，让水泥5填满内核空间4；
S4，等待水泥5凝固。
在本实施例中，条带状煤柱2的两侧为采空区7，通过从地表岩层1向下进行钻孔，让钻孔3向下延伸至地表岩层1底部的条带状煤柱2，然后采用机械造穴技术，在钻孔3内利用造穴器械对条带状煤柱2的内部进行造穴，掏出内部煤粉后，便能使条带状煤柱2的内部形成内核空间4，最后往钻孔3注入水泥5，让水泥5灌入条带状煤柱2内部的内核空间4，让内核空间4填满水泥5，待水泥5凝固硬化后，便可以大大加强条带状煤柱2的内核强度，硬化后的水泥能坚固地向上支撑地表岩层1，避免条带状煤柱2因长期持续受到地表岩层1的巨大压力而受损，保护煤柱内部核区，因此能根本性地对条带状煤柱的内部核区进行加固，使煤柱所受到的压力降低，有利于消除煤柱长期持续受压而产生的蠕变破坏，增加条带状煤柱对地表岩层的支撑强度。
进一步地，结合图1～2所示，在步骤S1和S2中，钻孔3和内核空间4的数量为若干个，各个钻孔3和内核空间4分别沿着条带状煤柱2的延展向依次排列分布，因此，当各个内核空间4分别填满水泥并硬化后，一整条的条带状煤柱2便可以得到全面充分的加强，能更为坚固地向上支撑地表的岩层，防止地陷的发生。
具体地，在步骤S1中，钻孔3的底端向下延伸至条带状煤柱2的煤层底板6。因此可以让往钻孔3填充的水泥贯穿条带状煤柱2，有利于进一步加强条带状煤柱2的内部核区。
具体地，内核空间4从上往下贯穿条带状煤柱2，因此当各个内核空间4填满水泥5并硬化后，水泥5可以彻底帮助条带状煤柱2支撑上方的地表岩层1，进一步避免条带状煤柱2因长期持续受到地表岩层1的巨大压力而受损，有效保护条带状煤柱2的内部核区。
进一步地，内核空间4的直径大于钻孔3的直径，因此可以确保内核空间4内的水泥5能向上面对面接触地表岩层1，从而可以帮助条带状煤柱2向上支撑地表岩层1。
具体地，内核空间4的直径依据上覆岩层重量及钻孔数量等综合计算设定，最低要求需大于或等于钻孔3直径的三倍，因此能确保内核空间4内的水泥5与地表岩层1有较大的接触面，从而有效向上支撑地表岩层1，保护条带状煤柱2不受破坏。
进一步地，水泥5为高强度水泥，因此能进一步增强水泥5的强度，强力支撑上方的地表岩层1。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本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本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种条带状煤柱的核区加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，从地表条带煤柱正上方向下对条带状煤柱进行钻孔；
S2，在步骤S1加工出的钻孔中利用造穴器械与工艺对条带状煤柱内部进行造穴并形成内核空间；其中，所述内核空间与所述钻孔纵向贯通，所述内核空间从上往下贯穿条带状煤柱，所述内核空间的直径大于所述钻孔的直径；
S3，从地面往所述钻孔注入水泥，让水泥填满所述内核空间；
S4，等待水泥凝固。
2.根据权利要求1所述的条带状煤柱的核区加固方法，其特征在于，在步骤S1和S2中，所述钻孔和所述内核空间的数量为若干个，若干个所述钻孔和内核空间分别沿着条带状煤柱的延展向依次排列分布。
3.根据权利要求2所述的条带状煤柱的核区加固方法，其特征在于，在步骤S1中，所述钻孔的底端向下延伸至条带状煤柱的煤层底板。
4.根据权利要求3所述的条带状煤柱的核区加固方法，其特征在于，所述内核空间的直径依据上覆岩层重量及钻孔数量综合计算设定，所述内核空间的直径大于或等于所述钻孔直径的三倍。
5.根据权利要求1所述的条带状煤柱的核区加固方法，其特征在于，所述水泥为高强度水泥。
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