回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺的制作方法

本发明涉及煤矿残采区灾害防治与安全开采相关，尤其涉及回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺。

背景技术：

1、残采区回采范围内普遍存在大量历史遗留的隐蔽空巷、老空区及破碎带，其分布零散、形态复杂，且常伴有积水、瓦斯积聚等隐患，极易引发顶板垮塌、瓦斯超限、突水等重大安全事故，严重制约回采工作面的安全推进。

2、现有空巷治理技术存在以下缺陷：其一，空巷探测手段单一，多采用单一钻探方式，探测精度低，无法准确确定空巷的位置、范围、积水及瓦斯情况，易出现漏探；其二，钻孔布置不合理，缺乏针对性设计，注浆盲区多，充填接顶率低；其三，注浆材料与工艺不匹配，充填体强度不足，无法满足回采期间的支护要求；其四，探测、钻孔、注浆、效果检测等工序相互脱节，施工流程不规范，治理效率低，难以实现隐蔽空巷的全面、精准、高效治理。

3、现有技术中，公开号为cn114412550a的中国发明专利公开了一种用于特厚煤层老空区复采的采空区注浆治理方法，该方法包括确定复采区域边界、布设地面定向钻孔和井下引流钻孔、进行注浆充填及效果检查补强等步骤，可实现老空区的注浆治理。但该技术仍存在以下不足：探测手段单一，主要依赖钻探方式，探测效率低，易出现漏探，无法准确确定空巷的位置、范围、积水及瓦斯情况；未针对掘进工作面与回采区域分别设计针对性的钻孔布置方案，钻孔布置缺乏科学性，注浆盲区多，充填接顶率低；探测、钻孔、注浆、效果检测等工序相互脱节，未形成闭环治理流程，施工效率低，且缺乏掘进工作面超前预注浆加固措施，难以彻底消除空巷带来的顶板垮塌、瓦斯超限等安全隐患。

4、因此，亟需开发一种集空巷精准探测、科学钻孔布置、分区注浆充填、效果检测补注于一体的回采区域隐蔽空巷治理工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，旨在解决上述背景技术中提出的现有空巷治理技术探测手段单一、定位精度低，探测、钻孔、注浆等工序相互脱节，且钻孔布置缺乏针对性，导致注浆盲区多、充填接顶率低，难以彻底消除残采区空巷带来的顶板垮塌、瓦斯超限等安全隐患的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，包括以下步骤：

3、s1.空巷精准探测：采用地质雷达进行物探初查，在回采区域按预设网格布置测线，沿煤层走向与倾向进行扫描，圈定空巷异常区域；再采用钻探验证方法，在异常区域内布置验证钻孔，准确确定空巷的位置、范围、积水及瓦斯情况。

4、s2.掘进工作面超前预注浆加固：在掘进工作面布置多组不同深度的超前预注浆钻孔，钻孔终孔位置超出巷道轮廓线一定距离，形成立体加固帷幕；向钻孔内注入速凝注浆加固浆液，提高围岩稳定性。

5、s3.回采区域空巷注浆充填：在回风顺槽垂直于运输顺槽布置注浆钻孔，钻孔平行于煤层顶板，采用渐进式钻孔工艺，遇空巷即停钻并埋管注浆；向空巷内注入固化剂-粉煤灰浆液，直至充填饱满。

6、s4.充填效果检测与补注：在相邻两个注浆孔中间补打检查孔，检测注浆充填效果；若存在空洞，利用检查孔进行补充注浆，直至充填接顶率达到预设要求。

7、进一步地，步骤s1中，所述地质雷达发射频率为100mhz，探测深度为30m，测线按5m×5m网格布置；所述验证钻孔间距为10-15m，钻孔深度为20-30m；钻探验证时，当钻孔揭露空巷后，立即检测有害气体浓度，瓦斯浓度≤0.8%、二氧化碳浓度≤1.2%且稳定30min后方可继续作业；若探测发现空巷存在积水，先采用钻孔放水法将积水排净后再进行注浆。

8、进一步地，步骤s2中，所述超前预注浆钻孔共布置4组11个，钻孔深度分别为12m、24m、36m，左右两侧钻孔终孔位置落在巷道轮廓线以外6m处；钻孔施工方法为：先用φ133mm钻头钻进3m深，插入长度3.0m的φ108mm无缝钢管作为孔口管，孔口管尾端设置两道止浆垫片，注入速凝浆液固定后，再用φ89mm钻头套孔至设计深度。

9、进一步地，步骤s2中，所述速凝注浆加固浆液的水固比为1:1.6，初凝时间5～30min，终凝时间2h，浆液结石率≥95%，28d龄期抗压强度≥10mpa；注浆时采用气动注浆泵作业，额定流量70l/min、额定压力7mpa；对于掘进巷道与空巷交叉处，采用矿工钢梯形棚支架配合柔模袋注浆进行“十字头”加固。

10、进一步地，步骤s3中，所述注浆钻孔相邻间距为10.0m，最远钻进至距运输顺槽巷帮6m处，钻孔最大深度计算公式为：λ=(l-6.0)/cosβ，其中λ为钻孔最大深度，l为钻孔开口位置与运输顺槽巷帮的水平法线距离，β为钻进方向顶板倾角；钻孔施工方法为：开口前5.0m采用φ133mm钻头钻进，安设3m长φ108mm孔口管，再用φ89mm钻头钻进至空巷位置，安装φ83mm注浆管进行注浆。

11、进一步地，步骤s3中，所述空巷充填浆液的重量配比为固化剂：粉煤灰：水=1:6:4，28d龄期抗压强度≥3mpa，单m³浆液组分为固化剂150kg、粉煤灰900kg、水600kg；注浆时采用自下而上的顺序，注浆压力控制在2-3mpa，当注浆压力达到3mpa并稳定2min后停止注浆。

12、进一步地，步骤s4中，所述检查孔直径为φ89mm，深度与注浆孔相同；若检查孔钻进过程中出现塌孔、漏风或出水现象，说明存在空洞，利用检查孔进行补充注浆，直至充填接顶率≥95%。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1.本发明采用“地质雷达物探初查+钻探验证”的联合探测方法，先通过物探快速圈定空巷异常区域，再通过钻探精准确定空巷的位置、范围、积水及瓦斯情况，彻底消除单一探测手段带来的漏探隐患，为空巷治理提供准确的基础数据。

15、2.针对掘进工作面与回采区域分别设计针对性的钻孔布置方案，掘进工作面采用多深度、多角度的超前预注浆钻孔，回采区域采用平行顶板等间距布置的注浆钻孔；配合渐进式钻孔、遇空即停、埋管注浆工艺，以及相邻钻孔间补打检查孔进行效果检测与补充注浆，显著提高注浆充填接顶率，彻底消除注浆盲区。

16、3.针对不同治理区域采用差异化的浆液配比与施工工艺，掘进工作面超前加固采用速凝注浆浆液，满足快速凝固与高强度支护要求；回采区域空巷充填采用固化剂-粉煤灰浆液，兼顾充填效果与施工经济性，实现支护强度与治理成本的最优平衡。

17、4.将空巷探测、精准钻孔、分区注浆、效果检测四个环节有机整合，形成闭环治理流程，各工序之间紧密衔接，避免工序脱节导致的工期延误，大幅提升空巷治理效率，保障回采工作面顺利推进。

18、5.配套完善的瓦斯及有害气体检测、顶板监测与注浆安全控制措施，钻孔揭露空巷后先进行有害气体检测，注浆过程中实时监测顶板与巷壁稳定性，可有效预防顶板垮塌、瓦斯超限、突水等重大安全事故，实现残采区空巷的安全高效治理。

1.回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s2中，所述超前预注浆钻孔的施工方法为：先用φ133mm钻头钻进3m深，插入长度3.0m的φ108mm无缝钢管作为孔口管，孔口管尾端设置两道止浆垫片，注入速凝浆液固定孔口管，再用φ89mm钻头套孔至设计深度。

3.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s2中，所述速凝注浆加固浆液的水固比为1:1.6，初凝时间5～30min，终凝时间2h，浆液结石率≥95%。

4.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，还包括步骤s2-1：掘进巷道与空巷交叉处“十字头”加固，采用矿工钢梯形棚支架支护，在两帮柱腿外侧吊挂柔模袋，柔模袋尺寸为高3.0m、宽1.0m、长度与空巷宽度相等；向柔模袋内注入固化剂-粉煤灰浆液，凝固后通过顶板悬挂的φ89mm无缝钢管向两帮空巷补充注浆。

5.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s3中，所述注浆钻孔的施工方法为：开口前5.0m采用φ133mm钻头钻进，安设3m长φ108mm孔口管；再用φ89mm钻头钻进至空巷位置，退出钻杆，安装φ83mm注浆管进行注浆；注浆完毕后继续钻进至设计位置。

6.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s3中，所述空巷充填浆液的重量配比为固化剂：粉煤灰：水=1:6:4，28d龄期抗压强度≥3mpa，单m³浆液组分为固化剂150kg、粉煤灰900kg、水600kg。

7.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s3中，钻孔最大深度计算公式为：

8.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s1中，钻探验证时，当钻孔揭露空巷后，立即由瓦斯检查员检测钻孔口瓦斯、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等有害气体浓度，瓦斯浓度≤0.8%、二氧化碳浓度≤1.2%且稳定30min后，方可继续作业。

9.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s2中，注浆时采用气动注浆泵配合移动注浆站作业，所述气动注浆泵额定流量70l/min、额定压力7mpa，注浆过程中若发现巷壁松动、跑浆或压力骤降，立即停止注浆，查明原因并处理后恢复施工。

10.根据权利要求1所述的回采区域隐蔽空巷探测-钻孔-注浆充填一体化工艺，其特征在于，步骤s1中，若探测发现空巷存在积水，先采用钻孔放水法将积水排净，再进行注浆充填作业。