本發(fā)明涉及煤礦開采復(fù)墾領(lǐng)域，尤其涉及一種采煤塌陷區(qū)治理方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦開采造成的環(huán)境破壞越來越受到重視，如充填開采技術(shù)，采后復(fù)墾技術(shù)近年來發(fā)展迅速。掣肘充填開采技術(shù)應(yīng)用的主要原因在于充填開采成本高，充填效率與采煤效率不匹配，充填效率低，因此充填開采多用于地面存在村莊等建構(gòu)筑物群的工況下，而對于地面為良田的情況多采用先開采后治理的方案，即采用傳統(tǒng)的采煤技術(shù)進(jìn)行煤層開采，采后在進(jìn)行復(fù)墾。

2、由于煤礦開采周期很長，一個(gè)采區(qū)開采期限一般在5-10年左右，因此復(fù)墾的時(shí)機(jī)相對滯后。對于煤層埋深相對較淺或者煤層累計(jì)開采厚度較大的工況，采后產(chǎn)生的裂隙可以貫通地表，并使得松散層內(nèi)的含水層錯(cuò)位，加上地表下沉盆地內(nèi)的雨季積水，最終使得采后塌陷區(qū)內(nèi)，地表水直接貫通至采空區(qū)內(nèi)。這一方面會(huì)導(dǎo)致煤礦井下存在突水危險(xiǎn)，另一方面采空區(qū)內(nèi)的水與松散層內(nèi)的水連通，容易對松散層的水造成污染，當(dāng)然這也不利于進(jìn)行采后的復(fù)墾工作。

3、現(xiàn)有的采后復(fù)墾多適用于地表未導(dǎo)通采空區(qū)、未導(dǎo)通松散層含水層的工況，且復(fù)墾方式多為首先填埋矸石材料，然后在覆土。但是這種復(fù)墾方式治標(biāo)不治本，復(fù)墾后可作為建筑用地但是無法作為良田使用，作為良田使用時(shí)表層土下部需存在可向其供給水的含水層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有的復(fù)墾技術(shù)無法將“采空區(qū)、地表水、松散層內(nèi)含水層導(dǎo)通的塌陷區(qū)“恢復(fù)為良田，且存在井下突水危險(xiǎn)的問題，本發(fā)明給出了一種解決方案，具體為一種采煤塌陷區(qū)治理方法，包括如下步驟：

2、a.將下沉盆地內(nèi)的松散層內(nèi)含水層與其外部含水層阻斷，防止外部含水層向塌陷區(qū)供水；

3、b.將塌陷區(qū)內(nèi)的水排凈；

4、c.估算冒落帶注漿充填量；

5、d.在錯(cuò)層區(qū)自地表向采空區(qū)施工注漿充填鉆孔，自注漿充填鉆孔先向冒落帶注入粉煤灰漿體至設(shè)計(jì)量，然后在自注漿充填鉆孔向?qū)严稁?nèi)裂隙注入隔水材料；

6、e.向松散層的地層錯(cuò)層面注入隔水材料；

7、f.剝離錯(cuò)層區(qū)內(nèi)正上方地表土至與兩側(cè)未錯(cuò)層區(qū)域內(nèi)的最上部隔水層底界齊平，自下而上鋪設(shè)與兩側(cè)未錯(cuò)層區(qū)域相同的地層；

8、g.塌陷區(qū)內(nèi)的最上部隔水層、最上部含水層及其上部土層得到修復(fù)，復(fù)墾為良田。

9、優(yōu)選的，步驟a中，在下沉盆地邊界施工凍結(jié)鉆孔至基巖頂面，采用凍結(jié)法凍結(jié)含水層，阻斷外部含水層向塌陷區(qū)供水；在步驟g中取消凍結(jié)。

10、優(yōu)選的，步驟b中，在煤礦井下利用水的自重排放冒落帶積水，通過導(dǎo)通裂隙同時(shí)排放導(dǎo)水裂隙帶內(nèi)水、松散層內(nèi)含水層內(nèi)水與地表積水。

11、優(yōu)選的，步驟b中，在地表采用大功率抽水泵排放地表積水。

12、優(yōu)選的，步驟c中，采用冒落帶垮落后的現(xiàn)在的體積減去冒落帶巖層垮落前的體積得到冒落帶現(xiàn)在的空隙含量，此即為冒落帶所需注漿充填量。

13、優(yōu)選的，步驟d中，在注漿充填鉆孔內(nèi)安裝套管，所述套管包含兩段，上段為無孔套管位于松散層內(nèi)，下段為花管位于導(dǎo)水裂隙帶和冒落帶內(nèi)，所述花管的出漿孔沿套管軸向成層分布，向套管內(nèi)插入底部周向帶封堵塞的注漿管；自下而上移動(dòng)注漿管和封堵塞，逐層露出花管上的出漿孔，并利用露出的出漿孔對冒落帶進(jìn)行逐層注漿，使每層注入的粉煤灰實(shí)體的體積等于該層冒落區(qū)內(nèi)空隙體積；向上移動(dòng)注漿管和封堵塞，逐層露出花管上的出漿孔，并利于露出的出漿孔向?qū)严稁?nèi)的裂隙注入高分子雙漿液。

14、優(yōu)選的，步驟d中，所述封堵塞的外徑等于套管的內(nèi)徑，所述封堵塞54的內(nèi)徑等于注漿管53的外徑。

15、優(yōu)選的，步驟d中，冒落帶注入的漿液為粉煤灰漿體，注漿時(shí)在煤礦井下不斷排出采空區(qū)內(nèi)的水，使粉煤灰留在冒落帶的空隙內(nèi)，使水排出冒落帶。

16、優(yōu)選的，步驟d中，所述高分子雙漿液為高分子雙液注漿材料聚壓膠脂，所述高分子雙液注漿材料聚壓膠脂含有體積比為1：1的樹脂和催化劑。

17、優(yōu)選的，步驟e中，所述隔水材料為瀝青或者高分子雙漿液，所述高分子雙漿液為高分子雙液注漿材料聚壓膠脂，所述高分子雙液注漿材料聚壓膠脂含有體積比為1：1的樹脂和催化劑。

18、優(yōu)選的，步驟f中，先鋪設(shè)隔水層與未錯(cuò)層區(qū)域內(nèi)的最上部隔水層連接，再鋪設(shè)含水層與未錯(cuò)層區(qū)域內(nèi)的最上部含水層連通，最后覆土至塌陷前的標(biāo)高。

19、本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)與有益效果：1.本發(fā)明首先阻斷塌陷區(qū)外的含水層向塌陷區(qū)供水，再排出塌陷區(qū)所有積水；然后向冒落帶注入粉煤灰材料充填密實(shí)，再在導(dǎo)水裂隙帶內(nèi)注入隔水材料，將基巖層與松散層的導(dǎo)水通道隔斷；之后在松散層處的地層錯(cuò)層面注入隔水材料，將錯(cuò)層區(qū)內(nèi)松散層與其外部松散層隔開；最后剝離錯(cuò)層區(qū)內(nèi)地表土至與兩側(cè)未錯(cuò)層區(qū)域內(nèi)的最上部隔水層底界齊平，自下而上鋪設(shè)與兩側(cè)未錯(cuò)層區(qū)域相同的地層結(jié)構(gòu)，完成復(fù)墾。采用本發(fā)明復(fù)墾后的塌陷區(qū)可以作為良田使用，同時(shí)可以防止煤礦井下突水危險(xiǎn)。

20、2.本發(fā)明提出的注漿鉆孔結(jié)構(gòu)可以大大提高對冒落帶的注漿充填量，保證冒落帶的密實(shí)，為后續(xù)導(dǎo)水裂隙帶注隔水材料提供基礎(chǔ)，否則隔水材料會(huì)向冒落帶流失。同時(shí)邊注漿邊排水的技術(shù)方案也利于提高對冒落帶的注漿充填量，保證冒落帶的密實(shí)。

21、附圖說明

22、圖1—本發(fā)明實(shí)施例煤層開采前地層剖面示意圖；

23、圖2—本發(fā)明實(shí)施例煤層開采后地層剖面示意圖；

24、圖3—本發(fā)明實(shí)施例采煤塌陷區(qū)治理中剖面示意圖；

25、圖4—本發(fā)明實(shí)施例注漿充填鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖；

26、圖5—本發(fā)明實(shí)施例采煤塌陷區(qū)治理后剖面示意圖；

技術(shù)特征：

1.一種采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟a中，在下沉盆地邊界施工凍結(jié)鉆孔至基巖頂面，采用凍結(jié)法凍結(jié)含水層，阻斷外部含水層向塌陷區(qū)供水；在步驟g中取消凍結(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟b中，在煤礦井下利用水的自重排放冒落帶積水，通過導(dǎo)通裂隙同時(shí)排放導(dǎo)水裂隙帶內(nèi)水、松散層內(nèi)含水層內(nèi)水與地表積水。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟b中，在地表采用大功率抽水泵排放地表積水。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟c中，采用冒落帶垮落后的現(xiàn)在的體積減去冒落帶巖層垮落前的體積得到冒落帶現(xiàn)在的空隙含量，此即為冒落帶所需注漿充填量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟d中，所述封堵塞的外徑等于套管的內(nèi)徑，所述封堵塞的內(nèi)徑等于注漿管的外徑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟d中，冒落帶注入的漿液為粉煤灰漿體，注漿時(shí)在煤礦井下不斷排出采空區(qū)內(nèi)的水，使粉煤灰留在冒落帶的空隙內(nèi)，使水排出冒落帶。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟d中，所述高分子雙漿液為高分子雙液注漿材料聚壓膠脂，所述高分子雙液注漿材料聚壓膠脂含有體積比為1：1的樹脂和催化劑。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟e中，所述隔水材料為瀝青或者高分子雙漿液，所述高分子雙漿液為高分子雙液注漿材料聚壓膠脂，所述高分子雙液注漿材料聚壓膠脂含有體積比為1：1的樹脂和催化劑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤塌陷區(qū)治理方法，其特征在于：步驟f中，先鋪設(shè)隔水層與未錯(cuò)層區(qū)域內(nèi)的最上部隔水層連接，再鋪設(shè)含水層與未錯(cuò)層區(qū)域內(nèi)的最上部含水層連通，最后覆土至塌陷前的標(biāo)高。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及煤礦開采復(fù)墾領(lǐng)域，尤其涉及一種采煤塌陷區(qū)治理方法。本發(fā)明首先阻斷塌陷區(qū)外的含水層向塌陷區(qū)供水，再排出塌陷區(qū)所有積水；然后向冒落帶注入粉煤灰材料充填密實(shí)，再在導(dǎo)水裂隙帶內(nèi)注入隔水材料，將基巖層與松散層的導(dǎo)水通道隔斷；之后在松散層處的地層錯(cuò)層面注入隔水材料，將錯(cuò)層區(qū)內(nèi)松散層與其外部松散層隔開；最后剝離錯(cuò)層區(qū)內(nèi)地表土至與兩側(cè)未錯(cuò)層區(qū)域內(nèi)的最上部隔水層底界齊平，自下而上鋪設(shè)與兩側(cè)未錯(cuò)層區(qū)域相同的地層結(jié)構(gòu)，完成復(fù)墾。采用本發(fā)明復(fù)墾后的塌陷區(qū)可以作為良田使用，同時(shí)可以防止煤礦井下突水危險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張?jiān)?董云奇,陳兆明,楊波,陳曉波,王玉川,李亞寧,孫曉衛(wèi)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30