專利名稱：雙層采空區(qū)鉆孔探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采礦采空區(qū)的鉆孔探測(cè)技術(shù)，尤其是可以探測(cè)出兩層采空區(qū)的鉆孔探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
由于私營企業(yè)的盲目盜采，造成正規(guī)礦產(chǎn)開采企業(yè)的地下巷道和采空區(qū)塌陷，部分礦區(qū)由地下開采轉(zhuǎn)為露天開采。在露天開采的過程中，由于地下采空區(qū)在盜采中發(fā)生塌陷以及巷道堵塞，造成以往采空區(qū)的空間狀態(tài)發(fā)生很大變化，因此在采空區(qū)上部剝離作業(yè)時(shí)，時(shí)有挖掘機(jī)掉入采空區(qū)的事件發(fā)生。為了采空區(qū)上部剝離作業(yè)的安全，要求對(duì)地下采空區(qū)進(jìn)行探測(cè)，以了解地下采空區(qū)的位置、大小和數(shù)量分布。目前采空區(qū)的物理探測(cè)方法有高密度電阻率法、地震映像法、探地雷達(dá)法以及三維激光掃描法等[李夕兵，李地元，趙國彥，等.金屬礦地下采空區(qū)探測(cè)、處理與安全評(píng)判.采礦與安全工程學(xué)報(bào).2006，23 O) :24 四.]，這些方法都需要經(jīng)過繁雜的后期技術(shù)處理，并且需要鉆探配合加以驗(yàn)證。但鉆探在鉆進(jìn)過程中，如果遇到孔洞，鉆井液將漏失[穆滿根.高層建筑地基多層采空區(qū)探查研究.工程勘察.2008，12(3) :18 21.]，無法鉆透采空區(qū)的底板，也即不能繼續(xù)往深處再進(jìn)行鉆探，因此，目前鉆探方法在沒有其它措施的輔助下，只能精確探測(cè)到首層采空區(qū)[李成友，劉洪福.多層采空區(qū)調(diào)查中瞬變電磁法的應(yīng)用.物探與化探.2007，31 (supp) :108 110.]。為了能夠穿透首層采空區(qū)底板，保證能夠繼續(xù)往下探測(cè)，目前采用的辦法有在采空區(qū)段加套管或者往孔洞中注水，以保證鉆進(jìn)能夠繼續(xù)下去，這兩種方法都增加鉆探成本，降低了鉆探速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙層采空區(qū)鉆孔探測(cè)方法，以解決在無需附加輔助措施的條件下，可以實(shí)現(xiàn)兩層采空區(qū)的探測(cè)等技術(shù)問題。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的具體探測(cè)方法如下1)、先在擬探測(cè)區(qū)域布置一定密度的探測(cè)孔，按照布孔位置鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)的過程中如果遇到采空區(qū)，則用三維激光掃描儀探測(cè)首層采空區(qū)內(nèi)部空間；2)、利用首層采空區(qū)的探測(cè)結(jié)果，根據(jù)已探明全部首層采空區(qū)的不同位置分布情況，布置下層采空區(qū)的探測(cè)孔，如果首層采空區(qū)較小，采空區(qū)內(nèi)最大水平跨距小于根據(jù)巖石力學(xué)特性和上部巖體厚度計(jì)算出的安全跨度，則選擇采空區(qū)周圍的實(shí)體進(jìn)行鉆探；如果首層采空區(qū)較大，并且采空區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有礦柱，則除了選擇采空區(qū)周圍的實(shí)體進(jìn)行鉆探外，還可以在礦柱中心進(jìn)行鉆探；3)、在鉆透了首層采空區(qū)的底板后，地下二層的采空區(qū)探測(cè)方法與首層采空區(qū)的探測(cè)方法一樣，即在鉆頭到達(dá)地下二層區(qū)內(nèi)，遇到采空區(qū)后拔出鉆桿，通過鉆孔向地下二層采空區(qū)放入三維激光掃描儀，對(duì)孔洞內(nèi)部空間進(jìn)行三維掃描，實(shí)現(xiàn)兩層采空區(qū)的精確探測(cè)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果目前的采空區(qū)探測(cè)技術(shù)在沒有輔助措施的條件下，在一定的深度范圍內(nèi)(如60m內(nèi)，至少超過兩層采空區(qū)的深度)，鉆探只能精確探測(cè)到首層采空區(qū)；本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)兩層采空區(qū)的精確探測(cè)，為同時(shí)處理兩層采空區(qū)提供了可靠依據(jù)，可以加快采空區(qū)的處理速度，大大降低采空區(qū)的處理費(fèi)用；同時(shí)本方法不需要輔助措施，加快了鉆孔探測(cè)進(jìn)度，降低了探測(cè)成本。


圖1是本發(fā)明的首層采空區(qū)三維激光掃描探測(cè)剖面圖；圖2是本發(fā)明的首層采空區(qū)較小時(shí)向下層采空區(qū)鉆進(jìn)的探孔布置剖面圖；圖3是本發(fā)明的首層采空區(qū)內(nèi)存在礦柱時(shí)向下層采空區(qū)鉆進(jìn)的探孔布置剖面圖；圖4是本發(fā)明的地下二層三維激光掃描探測(cè)剖面圖。圖中編號(hào)1為三維激光掃描儀；2為首層探孔；3為首層采空區(qū)；4為首層采空區(qū)周圍探孔；5為地下二層采空區(qū)；6為首層采空區(qū)中通過礦柱的探孔；7為首層采空區(qū)中的礦柱。具體實(shí)時(shí)方式本發(fā)明實(shí)施總體步驟是先在擬探測(cè)區(qū)域布置探測(cè)孔，在鉆進(jìn)的過程中遇到采空區(qū)后用三維激光掃描儀探測(cè)首層采空區(qū)，然后根據(jù)已探明采空區(qū)的空間位置布置下層采空區(qū)的探測(cè)孔，遇到采空區(qū)后放入三維激光掃描儀后進(jìn)行探測(cè)。具體施工方式為1、首層采空區(qū)的探測(cè)，如圖1，在要探測(cè)的平面區(qū)域內(nèi)按照一定的布孔密度進(jìn)行鉆探，在鉆探過程中會(huì)遇到三種情況①在很淺處就遇到首層采空區(qū)3，當(dāng)探孔2遇到采空區(qū)3后，將鉆桿拔出，把三維激光掃描儀1放入首層采空區(qū)3內(nèi)進(jìn)行360度掃描；②較深處遇到采空區(qū)，其探測(cè)方法按第一種情況操作；③在一定的深度范圍內(nèi)沒有遇到采空區(qū)，則根據(jù)需要可以繼續(xù)往深處鉆探。按照這三種鉆探情況可以將一定深度范圍內(nèi)的首層采空區(qū)的空間位置、大小和數(shù)量探測(cè)清楚。精確繪制首層采空區(qū)的空間位置、大小和數(shù)量分布圖以及礦柱的空間位置、大小和數(shù)量分布圖。2、地下二層采空區(qū)的探測(cè)，分兩種情況進(jìn)行探孔布置①首層采空區(qū)較小時(shí)，采空區(qū)內(nèi)最大水平跨距小于30m左右(由于巖石力學(xué)特性的差異變化很大，具體數(shù)據(jù)根據(jù)巖石力學(xué)特性和上部巖體厚度計(jì)算安全跨度)，則選擇采空區(qū)周圍的實(shí)體進(jìn)行鉆探，即將鉆孔4布置在已探明首層采空區(qū)的周圍，往深處鉆探，直至地下二層采空區(qū)5，或者往下一直不能遇到采空區(qū)，如圖2 ；②首層采空區(qū)較大時(shí)，由于受巖石力學(xué)特性的限制，采空區(qū)內(nèi)存在礦柱7，否則采空區(qū)跨度太大會(huì)導(dǎo)致塌陷，因此，將探孔布置在礦柱7中心和采空區(qū)周圍，然后往下鉆探，可以保證鉆頭穿過首層采空區(qū)到達(dá)更深的位置，直至鉆探到地下二層采空區(qū)5，或者往下一直不能遇到采空區(qū)，如圖3。以上兩種情況中遇到地下二層采空區(qū)時(shí)，按照首層采空區(qū)的探測(cè)方法，將鉆桿拔出，把三維激光掃描儀1放入地下二層采空區(qū)5內(nèi)進(jìn)行360度掃描，即可完成地下二層采空區(qū)的探測(cè)，如圖4。至此，按照以上方法進(jìn)行鉆孔探測(cè)，一定深度范圍內(nèi)存在兩層采空區(qū)的空間位置、大小和數(shù)量分布情況能夠探測(cè)明確。一般在鉆探過程中，鉆探經(jīng)過孔洞后由于鉆井液漏失，鉆頭到達(dá)孔洞底板后無法再往深處鉆進(jìn)，因此急需解決能夠鉆透首層采空區(qū)底板問題，在不附加其他輔助措施的條件下，必須保證鉆頭一直在固體或液體中穿過。本發(fā)明利用首層采空區(qū)已經(jīng)全部精確探明的條件，避虛就實(shí)，找到可以保證鉆頭在經(jīng)過首層采空區(qū)時(shí)一直在礦體中穿過的精確位置，保證鉆頭鉆透首層采空區(qū)底板，到達(dá)地下二層采空區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)兩層采空區(qū)的探測(cè)。
本發(fā)明是采用鉆孔探測(cè)方法，而不是高密度電阻率法、地震映像法、探地雷達(dá)法等其它采空區(qū)的探測(cè)方法。在穿過首層采空區(qū)的過程中，不需要增加下套管或注水等其它輔助措施，而是根據(jù)已經(jīng)探明全部首層采空區(qū)的條件，調(diào)整穿過首層采空區(qū)的探孔位置，將穿過首層采空區(qū)的鉆孔位置準(zhǔn)確布置在礦柱中心或首層采空區(qū)周圍，從而保證鉆探能夠順利到達(dá)地下二層采空區(qū)。
權(quán)利要求
1. 一種雙層采空區(qū)鉆孔探測(cè)方法，具體探測(cè)步驟如下1)、先在擬探測(cè)區(qū)域布置一定密度的探測(cè)孔，按照布孔位置鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)的過程中如果遇到采空區(qū)，則用三維激光掃描儀探測(cè)首層采空區(qū)內(nèi)部空間；2)、利用首層采空區(qū)的探測(cè)結(jié)果，根據(jù)已探明全部首層采空區(qū)的不同位置分布情況，布置下層采空區(qū)的探測(cè)孔，如果首層采空區(qū)較小，采空區(qū)內(nèi)最大水平跨距小于根據(jù)巖石力學(xué)特性和上部巖體厚度計(jì)算出的安全跨度，則選擇采空區(qū)周圍的實(shí)體進(jìn)行鉆探；如果首層采空區(qū)較大，并且采空區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有礦柱，則除了選擇采空區(qū)周圍的實(shí)體進(jìn)行鉆探外，還可以在礦柱中心進(jìn)行鉆探；3)、在鉆透了首層采空區(qū)的底板后，地下二層的采空區(qū)探測(cè)方法與首層采空區(qū)的探測(cè)方法一樣，即在鉆頭到達(dá)地下二層區(qū)內(nèi)，遇到采空區(qū)后拔出鉆桿，通過鉆孔向地下二層采空區(qū)放入三維激光掃描儀，對(duì)孔洞內(nèi)部空間進(jìn)行三維掃描，實(shí)現(xiàn)兩層采空區(qū)的精確探測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙層采空區(qū)鉆孔探測(cè)方法。先在擬探測(cè)區(qū)域布置一定密度的探測(cè)孔，按照布孔位置鉆進(jìn)，用三維激光掃描儀探測(cè)首層采空區(qū)內(nèi)部空間；利用首層采空區(qū)的探測(cè)結(jié)果，布置下層采空區(qū)的探測(cè)孔，如果首層采空區(qū)較小，則選擇采空區(qū)周圍的實(shí)體進(jìn)行鉆探；如果首層采空區(qū)較大，并且采空區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有礦柱，則除了選擇采空區(qū)周圍的實(shí)體進(jìn)行鉆探外，還可以在礦柱中心進(jìn)行鉆探；在鉆頭到達(dá)地下二層區(qū)內(nèi)，遇到采空區(qū)后拔出鉆桿，通過鉆孔向地下二層采空區(qū)放入三維激光掃描儀，對(duì)孔洞內(nèi)部空間進(jìn)行三維掃描，實(shí)現(xiàn)兩層采空區(qū)的精確探測(cè)。本發(fā)明可以解決在無需附加輔助措施的條件下，可以實(shí)現(xiàn)兩層采空區(qū)的探測(cè)等技術(shù)問題。
文檔編號(hào)E21B47/00GK102383779SQ20111018743
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者劉翼, 李站軍, 鄭炳旭 申請(qǐng)人:廣東宏大爆破股份有限公司