本發(fā)明涉及到礦業(yè)工程的沿空留巷注漿加固，具體涉及到一種煤礦沿空留巷復(fù)用頂板注漿加固及精準(zhǔn)控制注漿量的方法。

背景技術(shù)：

1、在礦業(yè)工程中，沿空留巷的穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)礦區(qū)的安全至關(guān)重要。在實(shí)施沿空留巷的前期可能出現(xiàn)較大的頂板下沉，因此為了確保巷道的穩(wěn)定，通常采用注漿加固改性增強(qiáng)頂板煤巖體強(qiáng)度、高強(qiáng)度高預(yù)應(yīng)力錨索強(qiáng)化頂板結(jié)構(gòu)、增加護(hù)煤幫處的支護(hù)長(zhǎng)度等治理方法。然而對(duì)于注漿加固技術(shù)而言，由于地下巖層的復(fù)雜性，頂板下沉以及裂隙發(fā)育所導(dǎo)致水泥漿流入采空區(qū)等因素的影響，不僅降低了注漿的效果，還影響了巷道的穩(wěn)定性，甚至可能引發(fā)地面的沉降或塌陷。

2、現(xiàn)有注漿監(jiān)測(cè)技術(shù)包括地質(zhì)雷達(dá)、分布式光纖應(yīng)變測(cè)量技術(shù)等方法，但這些技術(shù)往往受限于地質(zhì)條件、設(shè)備精度和操作復(fù)雜性。例如，地質(zhì)雷達(dá)的監(jiān)測(cè)深度和精度可能受到地質(zhì)條件的限制，分布式光纖應(yīng)變測(cè)量技術(shù)可能存在安裝繁瑣、受人為因素干擾和依靠連續(xù)供電等問(wèn)題。

3、針對(duì)這一問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種煤礦沿空留巷復(fù)用頂板注漿加固及精準(zhǔn)控制注漿量的方法，該方法的核心是提出了一種結(jié)合壓力監(jiān)測(cè)、流速監(jiān)測(cè)、低頻電磁波探測(cè)、超聲波探測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)鉆孔排漿監(jiān)測(cè)的綜合系統(tǒng)，通過(guò)多重監(jiān)控手段實(shí)時(shí)判斷注漿過(guò)程中的流動(dòng)情況，全面監(jiān)控注漿過(guò)程,并配合調(diào)配不同粒徑尺寸的水泥漿進(jìn)行分階段式注漿的方法，精準(zhǔn)控制注漿量，保證裂隙的完全填充，避免水泥漿無(wú)效流失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提供一種使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，零污染，高效率以及強(qiáng)穩(wěn)定性的注漿加固及精準(zhǔn)控制注漿量的方法。

2、本發(fā)明提出了一種煤礦沿空留巷復(fù)用頂板注漿加固及精準(zhǔn)控制注漿量的方法。該技術(shù)能夠在不改變巷道整體結(jié)構(gòu)的前提下，充分利用地下空間，通過(guò)將壓力監(jiān)測(cè)、流速監(jiān)測(cè)、低頻電磁波探測(cè)、超聲波探測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)鉆孔排漿監(jiān)測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)注漿過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并配合分階段、分粒徑的注漿方法達(dá)到注漿量的精準(zhǔn)控制。該方法通過(guò)注漿過(guò)程中的物理變化來(lái)監(jiān)測(cè)，達(dá)到了對(duì)環(huán)境的零污染，同時(shí)將監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用損耗降到了最低，在最大程度上降低了成本。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明將采用如下的技術(shù)方案：

4、(1)在注漿工作開(kāi)始前，將壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在注漿泵的出口，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注漿過(guò)程中的壓力變化。在注漿過(guò)程中，水泥漿進(jìn)入封閉裂隙時(shí)，壓力會(huì)逐漸上升并趨于穩(wěn)定，如果壓力突然下降或無(wú)法保持平衡，則證明注漿過(guò)程中發(fā)生了跑漿的現(xiàn)象，注漿材料流入采空區(qū)。將多普勒法超聲波流速計(jì)安裝在注漿管道的外側(cè)，該設(shè)備基于多普勒效應(yīng)工作，當(dāng)超聲波遇到流體中的顆?；驓馀輹r(shí)，頻率發(fā)生變化，變化量與流速成正比。結(jié)合壓力數(shù)據(jù)、流速數(shù)據(jù)可以幫助判斷注漿過(guò)程中的流體分布情況，避免水泥漿無(wú)效流失。

5、(2)在頂板中部沿垂直方向和在頂板靠近采空區(qū)側(cè)沿傾斜方向間隔一定距離設(shè)置注漿鉆孔，通過(guò)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)觀察相鄰注漿孔是否出現(xiàn)排漿來(lái)判斷水泥漿的擴(kuò)散情況。如果相鄰鉆孔中出現(xiàn)排漿現(xiàn)象且排漿量高于設(shè)定值時(shí)，表明水泥漿已接近采空區(qū)，此時(shí)應(yīng)暫停注漿，等待一段時(shí)間后重啟注漿。此監(jiān)測(cè)方法作為注漿效果的輔助檢測(cè)手段，與其他監(jiān)測(cè)設(shè)備結(jié)合使用，提供更準(zhǔn)確的判斷。

6、(3)將超聲波接發(fā)器安裝在沿空留巷頂板的中部，使得超聲波垂直于巖層發(fā)射便于接收反射信號(hào)，通過(guò)超聲波的發(fā)射與接收，判斷巷道頂板中部離層區(qū)是否被水泥漿完全填充。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)超聲波發(fā)射信號(hào)進(jìn)入裂隙區(qū)域后，反射波的強(qiáng)度可以反映裂隙的填充情況，如果接收到的反射信號(hào)強(qiáng)烈，說(shuō)明裂隙中還有較大的孔隙尚未被水泥漿填滿，空氣依然存在。如果接收到的反射信號(hào)減弱并且趨于穩(wěn)定，說(shuō)明水泥漿已經(jīng)逐漸填充裂隙，孔隙減少。

7、(4)在水泥漿中按一定比例混入碳黑，使?jié){液具有良好的導(dǎo)電性。采用水泥漿將頂板靠近采空區(qū)一側(cè)上部的直角處噴涂形成弧形區(qū)域,利用耦合劑將圓弧式低頻電磁波探測(cè)器和頂板巖層以及噴漿弧形區(qū)進(jìn)行耦合接觸，圓弧式低頻電磁波探測(cè)器用于發(fā)射和接收電磁波信號(hào)。對(duì)頂板靠近采空區(qū)側(cè)進(jìn)行注漿，利用低頻電磁波的穿透性，穿透頂板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)探測(cè)漿液的空間擴(kuò)展情況。通過(guò)各個(gè)設(shè)備的協(xié)同工作，系統(tǒng)可以在注漿過(guò)程中提供全面的監(jiān)測(cè)，確保水泥漿的有效填充，同時(shí)避免水泥漿流入采空區(qū)等無(wú)效區(qū)域。

8、(5)在啟動(dòng)注漿階段，為了初步填充較大的裂隙和空隙，建立基礎(chǔ)的支撐力并逐漸增加壓力，選用微米級(jí)水泥漿，其水泥含量為400kg/m3-450kg/m3，水灰比為0.7-0.8，添加1％-2％的堿水劑，用于增強(qiáng)漿液流動(dòng)性?？刂屏魉僭?.18m/s-0.36m/s，以便漿液緩慢填充大裂隙區(qū)域，確保初步穩(wěn)定性。適當(dāng)監(jiān)測(cè)壓力，以便及時(shí)調(diào)整，防止初期過(guò)壓導(dǎo)致跑漿。

9、(6)在較大裂隙填充完成后，為了進(jìn)一步填充中等裂隙，保持穩(wěn)定的壓力，提升填充效果。繼續(xù)使用微米級(jí)水泥漿，其水泥含量為450kg/m3-500kg/m3，水灰比保持在0.6-0.7，添加2％-3％的膨脹劑，保證漿液在固化過(guò)程中的密實(shí)度。逐步增壓，使壓力維持在5mpa左右，流速保持0.36m/s左右，以達(dá)到中等裂隙的填充效果。

10、通過(guò)壓力和流速的逐步調(diào)控，使?jié){液滲透到裂隙中。

11、(7)重啟注漿后，由于在填充過(guò)程中出現(xiàn)跑漿跡象，及時(shí)調(diào)整漿液以適應(yīng)微小裂隙，水泥漿選用納米級(jí)與微米級(jí)水泥漿的混合，水泥含量為520kg/m3-570kg/m3，水灰比0.3-0.5，流速逐步增加至0.36m/s，添加5％的膨脹劑，確保漿液密封效果。

12、本發(fā)明與其他注漿監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：

13、第一，本發(fā)明結(jié)合多重監(jiān)測(cè)手段，通過(guò)壓力監(jiān)測(cè)、流速監(jiān)測(cè)、低頻電磁波探測(cè)、超聲波探測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔排漿監(jiān)測(cè)提供全面的監(jiān)控，確保注漿過(guò)程高效、精準(zhǔn)。

14、第二，本發(fā)明具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的高靈敏度。壓力探測(cè)設(shè)備與多普勒法超聲波流速計(jì)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)注漿管中水泥漿的壓力變化，提供了更為直接和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)手段。同時(shí)，該發(fā)明充分利用超聲波探測(cè)技術(shù)和低頻電磁波探測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確捕捉到水泥漿的填充效果和空間分布，提高了注漿的效率。

15、第三，本發(fā)明具有精準(zhǔn)控制、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。通過(guò)分階段、分粒徑的水泥漿選擇和注漿控制，能夠針對(duì)不同裂隙大小調(diào)整配比，適應(yīng)性更強(qiáng)。大裂隙采用微米級(jí)水泥漿，小裂隙采用納米級(jí)和微米級(jí)水泥漿混合，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)填充。

16、第四，本發(fā)明具有高密實(shí)度、提升支護(hù)效果的特點(diǎn)。使用不同粒徑水泥漿，可以有效填充裂隙，提高填充后的密實(shí)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升沿空留巷的整體支護(hù)效果，延長(zhǎng)巷道使用壽命。

17、第五，本發(fā)明能夠適配不同溫度和地質(zhì)條件下的注漿作業(yè)并且在最大限度上減少對(duì)環(huán)境的污染。壓力監(jiān)測(cè)、流速監(jiān)測(cè)、超聲波探測(cè)以及低頻電磁波探測(cè)都屬于物理范疇，它們都是利用物理原理來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和探測(cè)的目的，不涉及到化學(xué)反應(yīng)，對(duì)礦井內(nèi)環(huán)境幾乎沒(méi)有污染。

18、第六，本發(fā)明具有智能化控制的特點(diǎn)。能夠自動(dòng)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并及時(shí)做出決策，如自動(dòng)停止注漿，這減少了人為干預(yù)，提高了操作的智能化水平。

19、第七，本發(fā)明充分利用地下空間。該方法利用地下空間進(jìn)行注漿監(jiān)測(cè)，減少了對(duì)地面的占用，與傳統(tǒng)的注漿監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，更加節(jié)約地面資源。

20、第八，本發(fā)明大大提高了設(shè)備的使用壽命。壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備、多普勒法超聲波流速計(jì)、圓弧式低頻電磁波探測(cè)器和超聲波接發(fā)器在注漿作業(yè)完成后可進(jìn)行拆卸以達(dá)到循環(huán)使用的目的。