本發(fā)明涉及一種地質(zhì)探測(cè)方法，尤其是一種適用于煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域中的采動(dòng)覆巖離層分布特征的鉆孔注漿探測(cè)方法。

背景技術(shù)：

煤炭地下開采會(huì)引起上覆巖層的破斷、垮落，從而在覆巖中形成垮落帶、導(dǎo)水(氣)裂隙帶和彎曲下沉帶，即采動(dòng)覆巖的“三帶”。對(duì)于彎曲下沉帶中的巖層，由于上下巖層的斷裂運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)、各自下沉量存在差異，因而常易在該區(qū)域發(fā)育有層與層之間的橫向裂隙，即離層區(qū)。現(xiàn)場(chǎng)大量工程實(shí)踐表明，采動(dòng)覆巖離層區(qū)一方面可為注漿充填減沉的綠色開采技術(shù)提供良好的充填空間，從而有效減緩煤炭開采對(duì)地表的破壞程度；另一方面，在地層賦存有富水含水層的條件下，又易造成離層區(qū)積水引發(fā)的采場(chǎng)壓架突水事故，危及煤炭生產(chǎn)安全。因此，準(zhǔn)確探測(cè)和識(shí)別采動(dòng)覆巖離層區(qū)的分布位置及其發(fā)育特征，對(duì)于煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施離層區(qū)注漿充填減沉、壓架突水事故防治等具有重要意義。

目前，一般采用地面鉆孔來探測(cè)采動(dòng)覆巖離層區(qū)的分布和發(fā)育特征，主要根據(jù)鉆孔施工過程中的掉鉆位置來判斷。即，若在鉆孔施工過程中出現(xiàn)明顯的掉鉆現(xiàn)象，則該位置極有可能為離層位置，相應(yīng)掉鉆量即為該位置上下巖層的離層量。但該方法主要依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，掉鉆位置究竟是不是離層區(qū)并不能直觀看出，且離層量的判斷存在較大誤差。除此之外，還可利用地層柱狀進(jìn)行理論判別。即，根據(jù)地質(zhì)勘查揭露的地層分布情況，結(jié)合各巖層的厚度、力學(xué)強(qiáng)度等參數(shù)計(jì)算上下巖層的極限跨度；通過對(duì)比上下巖層的極限跨度差異來判別離層區(qū)發(fā)育位置。然而，該方法也存在著理論計(jì)算誤差大、無法判別離層量大小等缺點(diǎn)。因此，有必要在已有的采動(dòng)覆巖離層分布特征探測(cè)和計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，形成一種直觀可靠、科學(xué)準(zhǔn)確的探測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種方法簡(jiǎn)單、施工方便、直觀科學(xué)、有效解決采動(dòng)覆巖離層區(qū)分布位置和發(fā)育特征的采動(dòng)覆巖離層分布特征的鉆孔注漿探測(cè)方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種采動(dòng)覆巖離層分布特征的鉆孔注漿探測(cè)方法，包括以下步驟：

a.沿開采區(qū)域傾向分別在兩側(cè)開采邊界附近、傾向中部施工小孔徑注漿鉆孔，成孔直徑40～60mm，終孔位置直至導(dǎo)水裂隙帶頂界面以上20～30m。

b.對(duì)小孔徑注漿鉆孔灌注水泥漿，進(jìn)行全孔封閉，使得鉆孔附近的覆巖離層區(qū)被水泥漿充填。待封孔水泥漿徹底凝固后，以小孔徑注漿鉆孔圓心為圓心，改用大口徑的鉆頭施工大孔徑取芯鉆孔，成孔直徑110～120mm，終孔位置直至小孔徑注漿鉆孔底界面以下5m。

c.對(duì)大孔徑取芯鉆孔鉆取的巖芯進(jìn)行柱狀編制，根據(jù)柱狀上顯示的固結(jié)水泥分布位置即可直觀判斷覆巖離層區(qū)位置及其離層量。

優(yōu)選的：所述步驟a中的小孔徑注漿鉆孔的成孔直徑為50mm。

優(yōu)選的：所述步驟a中兩側(cè)開采邊界附近的小孔徑注漿鉆孔位于開采范圍內(nèi)，并距開采邊界水平距離15-25m。導(dǎo)水裂隙帶頂界面位置根據(jù)水文地質(zhì)勘探結(jié)果而定。

優(yōu)選的：所述步驟a中小孔徑注漿鉆孔距開采邊界水平距離20m。

優(yōu)選的：所述步驟b中改用大口徑的鉆頭施工大孔徑取芯鉆孔的成孔直徑113mm

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

(1)通過對(duì)采動(dòng)覆巖離層區(qū)直接灌注水泥漿的方式來辨識(shí)離層位置，屬于鉆孔原位探測(cè)方法，其實(shí)施方法簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)；

(2)基于灌注水泥漿后的地層取芯柱狀描述，能直觀而準(zhǔn)確地判斷覆巖離層區(qū)的分布位置及其離層量大小，判別方法科學(xué)可靠。

綜上所述：本方法利用小孔徑鉆孔對(duì)采動(dòng)覆巖離層區(qū)灌注水泥漿，并結(jié)合取芯鉆孔的施工和柱狀編制，能根據(jù)水泥漿在地層中的固結(jié)位置和大小，直觀辨別采動(dòng)覆巖離層分布特征，其施工簡(jiǎn)單、判別方法科學(xué)準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明采動(dòng)覆巖離層分布特征的探測(cè)鉆孔布置剖面圖；

圖2是本發(fā)明大、小孔徑探測(cè)鉆孔施工平面圖；

圖3是本發(fā)明大孔徑鉆孔鉆取的含固結(jié)水泥的巖芯剖面圖。

其中，1表示小孔徑注漿鉆孔，2表示大孔徑取芯鉆孔，3表示離層區(qū)，4表示固結(jié)水泥，5表示巖芯，l1表示漿液擴(kuò)散半徑，l2表示導(dǎo)水裂隙帶，l3為離層量。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于

本技術(shù)：
所附權(quán)利要求所限定的范圍。需要說明的是，本發(fā)明的小孔和大孔是相對(duì)的概念，本發(fā)明的大孔是指比小孔孔徑大的孔，小孔是指比大孔孔徑小的孔。

如圖1所示，本發(fā)明的一種采動(dòng)覆巖離層分布特征的鉆孔注漿探測(cè)方法，包括以下步驟：

a.沿開采區(qū)域傾向分別在兩側(cè)開采邊界附近、傾向中部施工小孔徑注漿鉆孔1，終孔位置直至導(dǎo)水裂隙帶l2頂界面以上20～30m。

所述兩側(cè)開采邊界附近的小孔徑注漿鉆孔1位于開采范圍內(nèi)，并距開采邊界水平距離20m；導(dǎo)水裂隙帶l2頂界面位置根據(jù)水文地質(zhì)勘探結(jié)果而定。

b.對(duì)小孔徑注漿鉆孔1灌注水泥漿，進(jìn)行全孔封閉，使得鉆孔附近的覆巖離層區(qū)3被水泥漿充填；待封孔水泥漿徹底凝固后，以小孔徑注漿鉆孔1圓心為圓心，改用大口徑的鉆頭施工大孔徑取芯鉆孔2，終孔位置直至小孔徑注漿鉆孔1底界面以下5m。

c.對(duì)大孔徑取芯鉆孔鉆取的巖芯進(jìn)行柱狀編制，根據(jù)柱狀上顯示的固結(jié)水泥4分布位置即可直觀判斷覆巖離層區(qū)位置及其離層量。

如圖2所示，首先實(shí)施的小孔徑注漿鉆孔1成孔直徑為50mm，施工完畢后對(duì)其實(shí)施全孔注漿封孔，以充填鉆孔附近覆巖離層區(qū)；與其同圓心的后施工的大孔徑取芯鉆孔2成孔直徑為113mm。

如圖3所示，根據(jù)大孔徑取芯鉆孔2鉆取的巖芯即可直觀判斷覆巖離層區(qū)位置及其離層量。

本發(fā)明本方法利用小孔徑注漿鉆孔1對(duì)采動(dòng)覆巖離層區(qū)灌注水泥漿，并結(jié)合大孔徑取芯鉆孔2的施工和柱狀編制，能根據(jù)水泥漿在地層中的固結(jié)位置和大小，直觀辨別采動(dòng)覆巖離層分布特征，屬于鉆孔原位探測(cè)方法，其施工簡(jiǎn)單、判別方法科學(xué)準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種采動(dòng)覆巖離層分布特征的鉆孔注漿探測(cè)方法，沿開采區(qū)域傾向分別在兩側(cè)開采邊界附近、傾向中部施工小孔徑注漿鉆孔，對(duì)小孔徑注漿鉆孔灌注水泥漿，進(jìn)行全孔封閉，使得鉆孔附近的覆巖離層區(qū)被水泥漿充填；待封孔水泥漿徹底凝固后，以小孔徑注漿鉆孔圓心為圓心，改用大口徑的鉆頭施工大孔徑取芯鉆孔，對(duì)大孔徑取芯鉆孔鉆取的巖芯進(jìn)行柱狀編制，根據(jù)柱狀上顯示的固結(jié)水泥分布位置即可直觀判斷覆巖離層區(qū)位置及其離層量。本發(fā)明利用小孔徑鉆孔對(duì)采動(dòng)覆巖離層區(qū)灌注水泥漿，并結(jié)合取芯鉆孔的施工和柱狀編制，能根據(jù)水泥漿在地層中的固結(jié)位置和大小，直觀辨別采動(dòng)覆巖離層分布特征，其施工簡(jiǎn)單、判別方法科學(xué)準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：鞠金峰;王曉振;許家林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.22
技術(shù)公布日：2017.08.15