一种覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法.pdf

本发明公开了一种覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法，从采煤工作面上方的地表垂直向下布置注浆钻孔和与之间距为L1的第2组注浆钻孔，主注浆钻孔、辅注浆钻孔间距为L2；在注浆钻孔开始对覆岩实施注浆充填后，开始观测第2组注浆钻孔的辅、主注浆钻孔孔口阀门是否有浆液流出，并根据浆液流出情况确定开采区域的浆体有效扩散半径。用于浆体有效扩散半径检测的钻孔均为注浆钻孔，不影响钻孔后续注浆充填及地表沉陷控制效果，解决了传统注浆充填工程中无法利用注浆钻孔检测开采区域浆体有效扩散半径的问题。

1.  一种覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）从采煤工作面（5）上方的地表（4）垂直向下布置一个注浆钻孔（1），在地表（4）距注浆钻孔（1）距离为L1位置处向煤层方向施工辅注浆钻孔（2），距辅注浆钻孔（2）水平间距为L2位置处施工主注浆钻孔（3）；
（2）对注浆钻孔（1）实施覆岩注浆充填，在注浆钻孔（1）注浆期间，随着采煤工作面（5）的开采，观察主注浆钻孔（3）和辅注浆钻孔（2）的孔口是否有浆液流出，以此检测开采区域的浆体有效扩散半径；
（3）根据主注浆钻孔（3）和辅注浆钻孔（2）的孔口浆液流出情况，确定开采区域的浆体有效扩散半径检测值：
若辅注浆钻孔（2）孔口未观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径小于长度L1；
若辅注浆钻孔（2）孔口观察到浆液流出，主注浆钻孔（3）孔口未观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径介于距离L1与距离L1+水平间距L2之间；
若辅注浆钻孔（2）和主注浆钻孔（3）孔口均观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径大于距离L1+水平间距L2。

2.  根据权利要求1所述的覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法，其特征在于：所述主注浆钻孔（3）和辅注浆钻孔（2）的终孔距煤层顶板的高度小于或等于注浆钻孔（1）的终孔距煤层顶板高度。

3.  根据权利要求1所述的覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法，其特征在于：所述辅注浆钻孔（2）与注浆钻孔（1）的距离L1为80～200m；所述主注浆钻孔（3）与辅注浆钻孔（2）的水平间距L2为30～50m。

一种覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿覆岩注浆充填开采浆体有效扩散半径的检测方法，尤其是一种适用于采动覆岩隔离注浆充填开采建筑物下压煤的浆体有效扩散半径检测方法。
背景技术
随着经济和社会的不断发展，传统迁村采煤的成本越来越高且实施难度越来越大，因而不迁村采煤已经成为煤炭企业的迫切需求，特别是采出率高、成本低、与采煤干扰小的技术。覆岩注浆充填技术正具备这些技术优势，如专利ZL201210164929.9公开了一种采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法，在不迁村采煤中得到了推广应用，并取得了显著成效。在应用覆岩注浆充填技术时，合理的注浆钻孔布置是有效控制地表沉陷的重要保障，而其关键问题之一是采煤工作面上方钻孔数目的确定，如果钻孔布置数目过多，不仅增加注浆充填工程成本，而且给工程管理与控制等带来极大难度；如果钻孔布置数目过小，则不能使采煤工作面上方覆岩内的离层空间得到充分充填，从而影响地表沉陷控制效果，有可能无法有效保护地面建筑物。采煤工作面上方钻孔数目显然取决于开采区域的浆体有效扩散半径，即注浆钻孔所在位置与前方浆液压力等于1个孔深的浆柱压力的地面点之间的直线距离。因而，准确地检测开采区域的浆体有效扩散半径在覆岩注浆充填工程中起着极为重要作用，特别是工程实施过程中在不干扰注浆充填条件下检测开采区域的浆体有效扩散半径。
专利号为ZL201210164930.1公开了一种采动覆岩隔离注浆充填的双孔错层钻孔布置方法，具体涉及了采煤工作面上方相邻钻孔间距确定；为确定相邻2组钻孔间距，专利ZL201210164930.1中设定了开采区域浆液的扩散半径为100～200m，但并未公开不同地层条件下开采区域的浆体有效扩散半径的检测方法。由于不同煤矿区（甚至同一矿井的不同采区）通常地质条件差异极大，覆岩岩性从软弱、中硬、坚硬均不相同，开采区域浆液的扩散半径并不相等。因而，形成覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法十分必要，将有助于确定注浆充填工程中不同开采区域合理的注浆钻孔间距，提高注浆充填地表沉陷控制效果，防止注浆充填工程中因钻孔间距不合理造成工程失败。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术不足之处，提供一种可靠性强、有效的覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法。
技术方案：本发明的覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法，包括如下步骤：
（1）从采煤工作面上方的地表垂直向下布置一个注浆钻孔，在地表距注浆钻孔距离为L1位置处向煤层方向施工辅注浆钻孔，距辅注浆钻孔水平间距为L2位置处施工主注浆钻孔；
（2）对注浆钻孔实施覆岩注浆充填，在注浆钻孔注浆期间，随着采煤工作面的开采，观察主注浆钻孔和辅注浆钻孔的孔口是否有浆液流出，以此检测开采区域的浆体有效扩散半径；
（3）根据主注浆钻孔和辅注浆钻孔的孔口浆液流出情况，确定开采区域的浆体有效扩散半径检测值：
若辅注浆钻孔孔口未观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径小于长度L1；
若辅注浆钻孔孔口观察到浆液流出，主注浆钻孔孔口未观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径介于距离L1与距离L1+水平间距L2之间；
若辅注浆钻孔和主注浆钻孔孔口均观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径大于距离L1+水平间距L2。
所述主注浆钻孔和辅注浆钻孔的终孔距煤层顶板的高度小于或等于注浆钻孔的终孔距煤层顶板高度。
所述辅注浆钻孔与注浆钻孔的距离L1为80～200m；所述主注浆钻孔与辅注浆钻孔的水平间距L2为30～50m。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明利用注浆钻孔检测浆体的有效扩散半径，不影响钻孔后续注浆充填及地表沉陷控制效果，解决了传统煤矿采动覆岩注浆充填工程中无法在注浆过程中利用注浆钻孔检测开采区域的浆体有效扩散半径的问题。这一检测方法的有益效果还在于，通过检测出的开采区域的浆体有效扩散半径，可以对设计的后续注浆钻孔平面位置进行有效性校核与适当调整，从而提高注浆充填的有效性，确保达到有效的地表沉陷控制效果，从而保护地面建筑物安全。
附图说明
图1是本发明的注浆钻孔平面布置示意图；
图2是本发明的注浆钻孔剖面布置示意图。
图中：1－注浆钻孔；2－辅注浆钻孔；3－主注浆钻孔；4－地表；5－采煤工作面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的覆岩隔离注浆充填浆体有效扩散半径的检测方法，具体步骤如下：
（1）按照常规钻孔布置方法，从采煤工作面5上方的地表4垂直向下布置一个注浆钻孔1，注浆钻孔1的终孔与煤层间距为15～40倍煤层采高。在地表4距注浆钻孔1距离为L1位置处向煤层方向施工辅注浆钻孔2，距辅注浆钻孔2水平间距为L2位置处施工主注浆钻孔3；所述辅注浆钻孔2与注浆钻孔1的距离L1为80～200m，主注浆钻孔3与辅注浆钻孔2的水平间距L2为30～50m；辅注浆钻孔2的终孔深度小于或等于注浆钻孔1的终孔深度，主注浆钻孔3深度位于辅注浆钻孔2终孔深度以下30～50m处；
（2）在采煤工作面5开采之前，按照常规工艺对辅注浆钻孔2、主注浆钻孔3孔口封闭并加装阀门，将阀门处于开启状态，以通过阀门观察是否有浆液流出；
按照常规采煤工艺开采采煤工作面5，当开采至距注浆钻孔1间距10～30m时，按照常规注浆充填工艺对注浆钻孔1实施粉煤灰浆液充填；
当注浆钻孔1开始注浆充填后，开始对辅注浆钻孔2孔口阀门进行定期观察，以观察是否有浆液流出，观察周期为每天1～2次；随着采煤工作面5开采，若观察到辅注浆钻孔2孔口阀门有浆液流出时，关闭孔口阀门；若随着采煤工作面5开采，当采煤工作面5远离辅注浆钻孔2的距离为30m时仍无法观察到孔口阀门有浆液流出时，关闭辅注浆钻孔2孔口阀门；在辅注浆钻孔2孔口阀门关闭后，按照同样的观察方法开始对主注浆钻孔3孔口阀门浆液流出情况进行定期观察；当采煤工作面5远离主注浆钻孔3的距离为30m时，整个观察过程结束；
（3）根据主注浆钻孔3和辅注浆钻孔2的孔口浆液流出情况，确定开采区域的浆体有效扩散半径检测值：
若辅注浆钻孔2孔口未观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径小于长度L1；
若辅注浆钻孔2孔口观察到浆液流出，主注浆钻孔3孔口未观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径介于距离L1与距离L1+水平间距L2之间；
若辅注浆钻孔2和主注浆钻孔3孔口均观察到浆液流出，则表明开采区域的浆体有效扩散半径大于距离L1+水平间距L2。
实施例1、以某工作面为例：
1、布置地面注浆钻孔。
a、在采煤工作面5中部距切眼60m的地表4向煤层方向施工注浆钻孔1，组内仅包括1个钻孔，其终孔深度位于煤层上方40倍采高位置处，即120m。
b、设定第2组注浆钻孔与注浆钻孔1的距离为L1，设定主注浆钻孔3、辅注浆钻孔2水平间距为L2；
c、在地表4距注浆钻孔1为100m处向煤层方向施工辅注浆钻孔2，在地表4与辅注浆钻孔2水平间距为50m处施工主注浆钻孔3，终孔深度位于辅注浆钻孔2终孔以下30m；
将辅注浆钻孔2、主注浆钻孔3孔口密封且预留阀门。
2、观察辅、主注浆钻孔孔口浆液流出情况。
对注浆钻孔1实施注浆充填，按照常规开采工艺开采采煤工作面5，待采煤工作面5开采至距注浆钻孔1为20m位置时，按照常规注浆工艺对注浆钻孔注入粉煤灰浆液，保持采煤工作面5开采和注浆钻孔1的注浆充填；
观察辅注浆钻孔2、主注浆钻孔3孔口阀门浆液流出情况：
当注浆钻孔1开始注浆充填后，对辅注浆钻孔2孔口阀门是否有浆液流出进行每天1次的定期观察；
随着采煤工作面5开采，若观察到辅注浆钻孔2孔口阀门有浆液流出时，关闭辅注浆钻孔2孔口阀门；若采煤工作面5远离辅注浆钻孔2为30m时仍无法观察到孔口阀门有浆液流出时，关闭辅注浆钻孔2孔口阀门；
在辅注浆钻孔2孔口阀门关闭后，按照同样的观察方法开始对主注浆钻孔3孔口阀门浆液流出情况进行每天1次定期观察；
当采煤工作面5远离主注浆钻孔3的距离为30m时，整个观察过程结束。
3、检测开采区域的浆体有效扩散半径值。整个观察过程结束后，按照以下方法得出开采区域的浆体有效扩散半径检测值：
若辅注浆钻孔2孔口未观察到浆液流出，则开采区域的浆体有效扩散半径小于100m；
若辅注浆钻孔2孔口观察到浆液流出且主注浆钻孔3孔口未观察到浆液流出，则开采区域的浆体有效扩散半径介于100m与150m之间；
若辅注浆钻孔2、主注浆钻孔3孔口均观察到浆液流出，则开采区域的浆体有效扩散半径大于150m。
4、校核或调整设计的后续注浆钻孔平面位置
根据检测得出的采煤工作面所在区域浆体有效扩散半径，校核或调整设计的后续注浆钻孔平面位置：
若设计的后续注浆钻孔间距大于检测出的浆体有效扩散半径，则应将设计值减小至浆体有效扩散半径以内，从而提高注浆充填的有效性，确保达到有效的地表沉陷控制效果，从而保护地面建筑物安全。