【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采煤塌陷区灾害治理领域，尤其涉及一种地质钻具及采用该钻具的薄松散层采煤塌陷区治理方法。
技术介绍
1、煤矿各采区开采周期长，进行采后复垦的时机相对滞后。对于煤层上部基岩厚度薄或煤层累计开采厚度大的工况，采后产生的裂隙贯通地表，并使得松散层及其内含水层由于产生断崖式下沉而错位(如图2所示)，加上地表下沉盆地内的雨季积水，最终使得采后塌陷区内，地表水直接贯通至采空区内。这一方面会导致煤矿井下存在突水危险，另一方面采空区内的水与松散层内的水连通，容易对松散层的水造成污染，当然这也不利于进行采后的复垦工作。
2、申请人的在先专利202311360127.x(一种采煤塌陷区治理方法)针对上述情况给出了一种可以将采煤塌陷区复垦为良田的技术方案，复垦后表土层下部存在可向上部土层供水的含水层。但是这种技术方案更适用于松散层具有一定厚度(如50m以上)，且含多层含水层的工况。对于厚度仅有数十米且只有一层含水层的工况，采用冻结法阻断含水层供水、向导水裂隙带内注入隔水材料、向松散层的地层错层面注入隔水材料的施工手段复杂，成本高。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出一种采煤塌陷区灾害治理用地质钻具，以及采用该地质钻具的薄松散层采煤塌陷区治理方法，所述地质钻具包括套管，所述套管包含上部的无孔套管以及下部的花管，所述花管的出浆孔沿其轴向成层分布；所述套管内插入有底部周向带封堵塞的注浆管，所述封堵塞的外径与套管内径适配，所述封堵塞的内径与注浆管外径适配。
3、a.挖隔离沟，装入隔离墙将贯通裂隙区内含水层与贯通裂隙区外含水层阻断，防止贯通裂隙区外含水层向贯通裂隙区供水；
4、b.将贯通裂隙区内的水排净；
5、c.估算冒落带注浆充填量；
6、d.在贯通裂隙区自地表向采空区施工注浆充填钻孔，自注浆充填钻孔先向冒落带注入粉煤灰浆体至设计量，然后在自注浆充填钻孔向导水裂隙带内裂隙注入水泥浆；
7、e.剥离贯通裂隙区内正上方地表土至与两侧未错层区域内的隔水层底界齐平，自下而上铺设与两侧未错层区域相同的地层；
8、f.拔出隔离墙，在隔离沟内自下而上铺设与两侧相同的地层。
9、优选的，步骤a中，沿贯通裂隙区外周，在距离贯通裂隙区一定距离处施工隔离沟，所述隔离沟施工至隔水层内一定深度；向隔离沟内装入隔离墙，所述隔离墙包括下部实心的长方体预制底块和上部中空的长方体预制顶块，所述底块装入隔离沟后顶部高度大于隔水层顶面高度；所述顶块上部设置有进口，下部设置有出口；所述顶块和底块采用可拆卸卯榫连接。
10、优选的，步骤a中，所述底块周向固定有密封，所述顶块周向包覆有防水。
11、优选的，步骤a中，所述顶块装入隔离沟后高度大于地表。
12、优选的，步骤a中，所述顶块采用木板制作，所述底块采用混凝土制作。
13、优选的，步骤a中，所述底块上部设置有凸榫结构，所述顶块底部设置有凹卯结构，所述出口位于凹卯结构内。
14、优选的，步骤a中，在顶块和底块连接处，具体在两者的连接面，更具体的在两者卯榫连接的接触面。
15、优选的，步骤b中，在煤矿井下利用水的自重排放冒落带积水，通过导通裂隙同时排放导水裂隙带内水、松散层内含水层内水与地表积水。
16、优选的，步骤b中，在地表采用大功率抽水泵排放地表积水。
17、优选的，步骤c中，采用冒落带垮落后的现在的体积减去冒落带岩层垮落前的体积得到冒落带现在的空隙含量，此即为冒落带所需注浆充填量。
18、优选的，步骤d中，在注浆充填钻孔内安装套管，上段无孔套管位于松散层内，下段花管位于导水裂隙带和冒落带内，向套管内插入底部周向带封堵塞的注浆管；自下而上移动注浆管和封堵塞，逐层露出花管上的出浆孔，并利用露出的出浆孔对冒落带进行逐层注浆，使每层注入的粉煤灰实体的体积等于该层冒落区内空隙体积；向上移动注浆管和封堵塞，逐层露出花管上的出浆孔，并利于露出的出浆孔向导水裂隙带内的裂隙注入水泥浆。
19、优选的，步骤d中，冒落带注入的浆液为粉煤灰浆体，注浆时在煤矿井下不断排出采空区内的水，使粉煤灰留在冒落带的空隙内，使水排出冒落带。
20、优选的，步骤e中，在贯通裂隙区内修复隔水层的厚度大于原隔水层的厚度，修复含水层的厚度与原含水层厚度相同。
21、优选的，步骤f中，将顶块两侧所揭露的地层分为上下两组，自顶块的进口向其内依次装入与下组地层相同成分的土体，然后拔出顶块，将自出口流出至隔离沟内的土体压缩至与两侧地层相同密实度，并保证压缩后隔离沟内下组各地层厚度与两侧相一致；在隔离沟内自下而上铺设上组地层并与两侧地层相同。
22、本专利技术的专利技术点与有益效果：1.本专利技术提出的采煤塌陷区灾害治理用地质钻具可以大大提高对冒落带的注浆充填量，保证冒落带的密实，边注浆边排水的技术方案也利于提高对冒落带的注浆充填量，保证冒落带的密实。
23、2.本专利技术采用预制隔离墙阻断贯通裂隙区外的含水层向贯通裂隙区供水，再排出贯通裂隙区所有积水；然后向冒落带注入粉煤灰材料充填密实，再在导水裂隙带内注入水泥浆充填；之后剥离贯通裂隙区内地表土至与两侧未错层区域内的隔水层底界齐平，自下而上铺设与两侧未错层区域相同的地层结构；最后拔出隔离墙的顶块，并利于隔离墙的顶块进行隔离沟内土体的复建，完成复垦。采用本专利技术复垦后的塌陷区可以作为良田使用，同时可以防止煤矿井下突水危险。
24、3.本专利技术针对薄松散层工况，提出的基于隔离墙的采煤塌陷区灾害治理方法，无需注入防水材料，无需采用冻结技术，提高了塌陷区治理效率，降低了塌陷区治理成本。其中隔离墙分为上部的顶块以及下部的底块；底块采用实心的混凝土结构，底块含密封置入隔水层内并高于隔水层起到很好的隔水作用，防止自隔离沟过水；顶块为带进口和出口的中空木质预制块，利于重复利用，且利于隔离沟内含水层的恢复；顶块和底块之间的连接处设置密封，防止自两者连接处过水。
25、附图说明
26、图1—本专利技术实施例煤层开采前地层剖面示意图；
27、图2—本专利技术实施例煤层开采后地层剖面示意图；
28、图3—本专利技术实施例采煤塌陷区治理中剖面示意图；
29、图4—图3中隔离墙处放大示意图；
30、图5—本专利技术实施例注浆充填钻孔结构示意图；
31、图6—本专利技术实施例采煤塌陷区治理后剖面示意图；
32、图7—图6中治理后松散层错层处放大示意图；
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1.一种采煤塌陷区灾害治理用地质钻具，其特征在于，所述地质钻具包括套管，所述套管包含上部的无孔套管以及下部的花管，所述花管的出浆孔沿其轴向成层分布；所述套管内插入有底部周向带封堵塞的注浆管，所述封堵塞的外径与套管内径适配，所述封堵塞的内径与注浆管外径适配。
2.一种薄松散层采煤塌陷区治理方法，采用权利要求1所述的采煤塌陷区灾害治理用地质钻具，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤a中，所述底块周向固定有密封，所述顶块周向包覆有防水；所述顶块采用木板制作，所述底块采用混凝土制作；所述底块上部设置有凸榫结构，所述顶块底部设置有凹卯结构，所述出口位于凹卯结构内。
4.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤a中，所述顶块装入隔离沟后高度大于地表；在顶块和底块连接处设置有密封结构。
5.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤b中，在煤矿井下利用水的自重排放冒落带积水，通过导通裂隙同时排放导水裂隙带内水、松散层内含水层内水与地表积水。
6.
7.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤c中，采用冒落带垮落后的现在的体积减去冒落带岩层垮落前的体积得到冒落带现在的空隙含量，此即为冒落带所需注浆充填量。
8.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤d中，在注浆充填钻孔内安装套管，上段无孔套管位于松散层内，下段花管位于导水裂隙带和冒落带内，向套管内插入底部周向带封堵塞的注浆管；自下而上移动注浆管和封堵塞，逐层露出花管上的出浆孔，并利用露出的出浆孔对冒落带进行逐层注浆，使每层注入的粉煤灰实体的体积等于该层冒落区内空隙体积；向上移动注浆管和封堵塞，逐层露出花管上的出浆孔，并利于露出的出浆孔向导水裂隙带内的裂隙注入水泥浆。
9.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤d中，冒落带注入的浆液为粉煤灰浆体，注浆时在煤矿井下不断排出采空区内的水，使粉煤灰留在冒落带的空隙内，使水排出冒落带。
10.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤e中，在贯通裂隙区内修复隔水层的厚度大于原隔水层的厚度，修复含水层的厚度与原含水层厚度相同。
...【技术特征摘要】
1.一种采煤塌陷区灾害治理用地质钻具，其特征在于，所述地质钻具包括套管，所述套管包含上部的无孔套管以及下部的花管，所述花管的出浆孔沿其轴向成层分布；所述套管内插入有底部周向带封堵塞的注浆管，所述封堵塞的外径与套管内径适配，所述封堵塞的内径与注浆管外径适配。
2.一种薄松散层采煤塌陷区治理方法，采用权利要求1所述的采煤塌陷区灾害治理用地质钻具，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤a中，所述底块周向固定有密封，所述顶块周向包覆有防水；所述顶块采用木板制作，所述底块采用混凝土制作；所述底块上部设置有凸榫结构，所述顶块底部设置有凹卯结构，所述出口位于凹卯结构内。
4.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤a中，所述顶块装入隔离沟后高度大于地表；在顶块和底块连接处设置有密封结构。
5.根据权利要求2或3所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤b中，在煤矿井下利用水的自重排放冒落带积水，通过导通裂隙同时排放导水裂隙带内水、松散层内含水层内水与地表积水。
6.根据权利要求5所述的采煤塌陷区治理方法，其特征在于：步骤b...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，张越，杨磊，董希谦，张成，刘蕊蕊，马鑫雨，
申请(专利权)人：山东省煤田地质局第一勘探队，
类型：发明
国别省市：
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