一种废弃矿井巷道改造与利用方法技术

一种废弃矿井巷道改造与利用方法，步骤一：对矿井巷道进行三维地质探测与围岩力学测试；步骤二：根据围岩松动圈厚度、围岩裂隙发育情况以及围岩损伤状态对巷道狭长空间进行分区；步骤三：由充填区上方的地面位置向巷道内钻取竖井，并利用竖井将巷道空间与地面相连通，然后安装井口；步骤四：在竖井与巷道内安装管道；步骤五：在充填区的端部与利用区的端部以及二者之间区域砌筑分隔墙；步骤六：通过竖井与管道的垂直段之间的环空向充填区内投放固体废弃物；利用管道向利用区内注入高压空气或者成品油。该方法能解决矿井巷道局部区域围岩稳定性差而导致的地下空间利用难度大以及空间重构成本高的难题，可实现巷道地下空间的经济、安全与高效利用。安全与高效利用。安全与高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃矿井巷道改造与利用方法


[0001]本专利技术属于废弃地下空间资源再利用
，具体涉及一种废弃矿井巷道改造与利用方法。

技术介绍

[0002]由于过去煤炭的大规模开采以及现在煤炭行业供给侧结构性改革的持续推进，现在国内的绿色煤炭资源量正逐年减少，同时，废弃矿井的数量日益增多，从而形成了数量巨大的地下空间。以煤炭行业为例，据初步统计，现有可利用废弃煤矿地下空间长约100万km，体积可达156亿m3。如果只进行简单的封井将是对这巨大地下空间资源的浪费。
[0003]巷道空间资源是在矿井地下开采过程中，为了生产需要而开掘的井筒和巷道所形成的空间资源，其是地下空间的重要组成部分。对废弃矿井巷道地下空间进行科学的改造和利用可以为资源枯竭矿区提供了一条转型脱困之路，具有广泛的社会意义以及经济价值。由于废弃矿井巷道围岩的松动圈厚度、围岩裂隙发育情况以及损伤状态的不同，经常会出现由于巷道局部区域围岩稳定差而造成整条巷道无法进行后续利用的技术问题，进而会引起地下空间资源的浪费。因此，在进行废弃矿井地下空间再利用时，需要充分考虑不同区域地下空间的特点，并根据具体情况制定出合理的利用方案，从而提高地下空间资源整体利用率。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种废弃矿井巷道改造与利用方法，该方法步骤简单，实施成本低，其能够解决矿井巷道局部区域围岩稳定性差而导致的地下空间利用难度大以及空间重构成本高的难题，可实现废弃矿井巷道地下空间的经济、安全与高效利用，适用于大面积推广应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种废弃矿井巷道改造与利用方法，具体包括以下步骤；
[0006]步骤一：巷道空间探测；
[0007]对矿井的巷道进行三维地质探测与围岩力学测试，并确定巷道的空间结构、截面形状以及围岩的损伤状态，为之后的矿井巷道分区提供数据支持及参数确定依据；
[0008]步骤二：巷道空间分区；
[0009]根据围岩松动圈厚度、围岩裂隙发育情况以及围岩损伤状态对巷道狭长空间进行分区；
[0010]将围岩松动圈厚度大、力学性能差、裂隙发育且损伤严重区域划分为充填区，将围岩致密的区域划分为利用区，并使充填区与利用区两两相邻分布，同时，使相邻的充填区与利用区作为一个工作单元，其中，不同工作单元可以连续分布，也可以间隔分布；在进行分区的同时，确定好分隔墙位置，分隔墙位置为充填区的端部与相邻的利用区的端部以及二者之间区域；
[0011]步骤三：钻取竖井；
[0012]在充填区上方的地面位置向巷道内钻取竖井，并利用竖井将巷道空间与地面相连通，然后安装井口；
[0013]步骤四：安装管道；
[0014]在竖井与巷道内安装管道，所述管道由两部分组成，一部分为穿过竖井的垂直段，另一部分为横跨充填区与利用区的水平段，且垂直段与水平段在巷道充填区的下部连通；
[0015]步骤五：砌筑分隔墙；
[0016]根据在步骤二中所确定的分隔墙位置，在充填区的端部与利用区的端部以及二者之间区域砌筑分隔墙，砌筑过程中，确保步骤四中所安装管道的水平段可以穿过充填区与利用区之间的分隔墙；
[0017]步骤六：巷道充填与利用；
[0018]通过竖井与管道的垂直段之间的环空向充填区内投放建筑垃圾与煤灰，以对充填区进行充填；利用管道向利用区内注入高压空气或者成品油，以进行废弃矿井巷道压缩空气储能，或进行废弃巷道成品油的储存。
[0019]进一步，在步骤五中,为了保证利用区4空间的密封性，对管道与分隔墙之间的接触面进行注浆封堵处理，以防止后续巷道利用过程中气体或液体从该处泄漏出去。
[0020]作为一种优选，在步骤一中，所述废弃矿井的巷道埋深大于100m。
[0021]作为一种优选，在步骤二中，确保利用区的总体积大于10000m3。
[0022]作为一种优选，在步骤四中，所述管道采用抗挤压抗变形性能好的管道。
[0023]进一步，为了保证所改造空间的稳定性，在步骤五中，所述分隔墙采用钢筋混凝土进行建造。
[0024]进一步，为了实现充填空间的更充分利用，在步骤六中，对充填区进行充填时，大块的建筑垃圾先经过粉碎处理后再进行投放，经过投放后形成的充填体高度不超过地面。
[0025]本专利技术以废弃矿井巷道空间为基础，在同一废弃矿井的不同区域中，根据围岩松动圈厚度、围岩裂隙发育情况以及损伤状态的不同，将废弃矿井巷道分为不同功能的区域，从而充分考虑了巷道空间稳定性和安全性对空间再利用的影响，其中，将围岩力学性能和损伤状态达不到利用标准的区域划分为充填区，不仅节省了巷道空间的改造成本，而且后续于充填区内充填建筑垃圾和煤灰，一方面充分利用了地下废弃空间将固体废弃物进行掩埋处理，另一方面还可以利用固体废弃物形成的填充体支撑巷道上方岩层，显著的提高了巷道空间的稳定性。除此之外，固体废弃物形成的充填体还可以对与之相连的利用区起到保护和支撑作用，有助于提高废弃矿井巷道在利用过程中的安全性，减少或消除了利用过程中的灾害和隐患。
[0026]使分别具有充填和利用功能的两个不同功能区域彼此邻接作为一个单元，并利用分隔墙将两区域隔开，同时，通过地面钻井与安装井下管道的方式将巷道内不同功能区有机结合起来，如此便实现了废弃矿井巷道的便捷改造过程。其中，通过管道将利用区与地面空间连通，可以方便的将高压空气或者成品油注入到利用区中，同时，还可以方便的将存储于利用区中的高压空气或者成品油进行便捷的输出。通过竖井将充填区与地面空间连通，可以方便的利用竖井与管道之间的环空将固体废弃物注入到充填区中，这样，不仅可以利用废弃巷道空间储存固体废弃物，还可以利用固体废弃物进行巷道空间的支撑，从而确保
了巷道围岩的稳定支撑，有效提高了废弃矿井巷道的安全性。在改造后的基础上，利用充填区进行建筑垃圾与煤灰等固体废弃物的存放，利用利用区进行高压空气或者成品油的存储，如此便实现了改造后废弃矿井巷道的再利用过程。
[0027]传统废弃巷道利用方式主要以充填为主，这种方法虽然简单有效，并能有效防止地面沉降和塌陷等事故，但是充填利用为一次性利用方式，充填后矿井空间被固体充填物占据，无法进行后续利用，将直接造成地下固定资产的废弃和浪费。本方法根据废弃矿井巷道空间赋存情况的差异性，充分考虑了围岩稳定性与利用安全性，再通过将废弃矿井巷道空间充填与利用充分结合的方式，最大程度地避免地下空间的浪费。这样，便在确保了废弃矿井巷道整体空间稳定性与安全性的基础上，尽可能的提高了废弃巷道空间中可利用的空间容积，实现了废弃矿井巷道的经济、安全与高效利用过程，具有良好的推广价值和巨大的经济效益。
附图说明
[0028]图1是本专利技术中废弃矿井待改造和利用的巷道空间示意图；
[0029]图2是本专利技术中废弃矿井巷道空间的分区示意图；
[0030]图3是本专利技术中于地面向废弃矿井巷道内钻取竖井的示意图；
[0031]图4是本专利技术中于竖井本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃矿井巷道改造与利用方法，其特征在于，具体包括以下步骤；步骤一：巷道空间探测；对矿井的巷道(1)进行三维地质探测与围岩力学测试，并确定巷道(1)的空间结构、截面形状以及围岩(2)的损伤状态，为之后的矿井巷道分区提供数据支持及参数确定依据；步骤二：巷道空间分区；根据围岩松动圈厚度、围岩裂隙发育情况以及围岩损伤状态对巷道狭长空间进行分区；将围岩松动圈厚度大、力学性能差、裂隙发育且损伤严重区域划分为充填区(3)，将围岩致密的区域划分为利用区(4)，并使充填区(3)与利用区(4)两两相邻分布，同时，使相邻的充填区(3)与利用区(4)作为一个工作单元，其中，不同工作单元可以连续分布，也可以间隔分布；在进行分区的同时，确定好分隔墙位置(5)，分隔墙位置(5)为充填区(3)的端部与相邻的利用区(4)的端部以及二者之间区域；步骤三：钻取竖井；在充填区(3)上方的地面位置向巷道(1)内钻取竖井(6)，并利用竖井(6)将巷道空间与地面相连通，然后安装井口(7)；步骤四：安装管道；在竖井(6)与巷道(1)内安装管道(8)，所述管道(8)由两部分组成，一部分为穿过竖井(6)的垂直段，另一部分为横跨充填区(3)与利用区(4)的水平段，且垂直段与水平段在巷道充填区(3)的下部连通；步骤五：砌筑分隔墙；根据在步骤二中所确定的分隔墙位置(5)，在充填区(3)的端部与利用区(4)的端部以及二者之间区域砌筑分隔墙...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡承政，王博，邹增信，高亚楠，高峰，杨玉贵，刘江峰，周跃进，陶志祥，封胤镕，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：