The invention discloses a method for judging and treating the fracture development area in goaf, which includes the following steps: drilling and coring in the unstable area of surrounding rock of goaf in coal mine where obvious deformation, movement or destruction occurs; grinding part of coal and rock samples obtained by drilling into powder; obtaining the pore size distribution characteristics of coal and rock samples through experiments; and taking 1~2 cm on the coal and rock samples drilled with a small hammer.
【技术实现步骤摘要】
一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法
本专利技术涉及一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法,属于煤矿堵水、加固
技术介绍
由于构造应力的作用使煤矿岩体中存在大量的孔隙和裂隙,在矿压、水压或扰动的状态下会发生贯通,这样不仅会使岩体的强度降低,还可能会导通突水通道,发生突水事故。因此在工程开挖前,一般先进行超前注浆,使浆液预先充填围岩裂隙,达到堵塞水流和加固围岩的目的。超前注浆技术的适用范围较广,如隧道施工;煤矿巷道穿越断层、破碎带、富含大量水的构造裂隙带;采空区围岩等。虽然超前预注浆技术已经发展的较为成熟,但是对于煤矿裂隙发育区的预测一般是凭借主观经验、或某些较为明显的征兆、或地质构造来确定,缺少一种定量、准确的判定方法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法,解决了现有裂隙发育区预测方法中主观经验性强、定量及准确性程度差的问题。本专利技术首先利用压汞法、液氮吸附法和低温CO2吸附法分别测定出在某煤矿采空区围岩的非稳定区域钻孔取得的煤岩体粉末的宏孔、介孔和微孔的信息,判断宏孔体积与介孔体积在总孔隙体积中占的比例,再利用CT、SEM技术判断裂隙的发育程度、形态及连通性,当这两种方法综合分析的结果为该区域裂隙较发育或裂隙发育时,则判定其为裂隙发育区;之后用钻孔彩色电视观察该裂隙发育区三维裂隙场分布的形态特征,从得到的合成图像中判断有效隔水层厚度、裂隙的起裂位置以及裂隙发育区的范围,进而确定最佳的注浆时间、位置和范围,进一步指导现场的超前注浆。本专利技术提供了一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法,包括以下步骤:步骤一:在发生明显 ...
【技术保护点】
1.一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:在发生明显的变形、移动或破坏的煤矿采空区围岩的非稳定区域内钻孔取芯;步骤二:将钻孔取到的部分煤岩样用破碎机破碎成小块,然后用球磨机磨成粉末;步骤三:将步骤二中磨好的煤岩样粉末,先进行压汞实验测定煤岩样粉末中的宏孔,即孔径大于50nm,可以利用压汞时的压力和对应的进汞量即汞饱和度得到喉道的大小及分布,且进退汞曲线及回滞环反映出孔隙半径的大小和分布;再取该煤岩样粉末进行液氮吸附实验测定它的介孔,即孔径介于2~50nm之间,绘制液氮的吸附和脱附等温线,得到该煤岩体的孔容积及比表面积,并根据滞后环形状确定孔隙的形态;另取煤岩样粉末进行CO2吸附实验测定它的微孔,即孔径小于2nm,得到CO2的等温吸脱附数据,然后根据描述或模拟CO2吸附的数学模型,得到煤岩样孔径的分布特征;步骤四:在步骤一中钻取的煤岩样上用小锤子取1~2cm
【技术特征摘要】
1.一种采空区裂隙发育区的判定和处理方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:在发生明显的变形、移动或破坏的煤矿采空区围岩的非稳定区域内钻孔取芯;步骤二:将钻孔取到的部分煤岩样用破碎机破碎成小块,然后用球磨机磨成粉末;步骤三:将步骤二中磨好的煤岩样粉末,先进行压汞实验测定煤岩样粉末中的宏孔,即孔径大于50nm,可以利用压汞时的压力和对应的进汞量即汞饱和度得到喉道的大小及分布,且进退汞曲线及回滞环反映出孔隙半径的大小和分布;再取该煤岩样粉末进行液氮吸附实验测定它的介孔,即孔径介于2~50nm之间,绘制液氮的吸附和脱附等温线,得到该煤岩体的孔容积及比表面积,并根据滞后环形状确定孔隙的形态;另取煤岩样粉末进行CO2吸附实验测定它的微孔,即孔径小于2nm,得到CO2的等温吸脱附数据,然后根据描述或模拟CO2吸附的数学模型,得到煤岩样孔径的分布特征;步骤四:在步骤一中钻取的煤岩样上用小锤子取1~2cm2的小煤岩样,选取相对平整的自然断面作为观察面,在扫描电镜下观察煤岩样孔隙、裂隙的均一性以及孔隙的配位数,配位数越多说明孔隙连通性越好;然后在步骤一获取的煤岩样上钻取25mm*50mm的圆柱形样品,用X射线层析扫描,通过得到的样品CT数分析煤岩体的结构组分及孔裂隙特征,CT数越高密度越大;并通过扫描电镜和X射线层析扫描的数据,得到裂隙发育程度、形态及连通性的信息;步骤五:综合分析步骤三中得到的孔隙类型及步骤四中得到的孔裂隙发育和连通程度,当综合分析的结果为该区域裂隙较发育或裂隙发育时,则判定其为裂隙发育区;步骤六:继续沿步骤一钻孔的方向打钻孔,并用钻孔彩色电视观察采空区围岩三维裂隙场分布的形态特征,从得到的合成图像中确定出有效隔水层厚度、裂隙的起裂位置以及裂隙发育区的范围;步骤七:向步骤五中判定为裂隙发育区的区域范围内注入浆液,达到堵水和加固的目的。2.根据权利要求1所述的采空区裂隙发育区的判定和处理方法,其特征在于:所述的步骤一中,钻孔的直径φ为60~110mm;取芯的位置应当选取在煤岩体上孔隙最为发育的区域,且长度至少为500mm;在取芯时速度不能过快,要保证芯样的表面没有明显的缺陷,否则要重新钻取;此外在钻孔时要配备瓦斯检定器及警报器,定期检查瓦斯浓度,防止发生瓦斯涌出或煤与瓦斯突出事故。3.根据权利要求1所述的采空区裂隙发育区的判定和处理方法,其特征在于:所述的步骤二中,煤岩样粉末的粒径应小于100目;且在进行步骤三的压汞实验、液氮吸脱附实验、低温CO2吸脱附实验中,煤岩样粉末的...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯国瑞,牛小红,姜海纳,韩艳娜,李振,申雄,崔家庆,宋诚,张纯旺,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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