【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种煤矿井下采空区注浆充填及空隙探测方法，具体是一种基于架后随采随注技术的针对煤矿综采架后垮落区的注浆充填及空隙探测方法，属于煤矿采空区治理。
技术介绍
1、矸石原位充填技术是在煤矿开采过程中，将煤矿开采的副产物煤矸石在井下研磨破碎后加水制成浆体（或通过机械输送方式直接利用原生矸石）、利用泵送（或抛掷等机械动力）将其充填入采煤工作面后的冒落带空隙中，不仅可减少矸石的无效运输、提高原煤质量、节省加工及矸石处置成本，而且可实现采煤与充填的同步进行以减少采空区的空间、提高资源回收率，同时可有效解决矸石排放问题、减轻对环境的污染、提高矿井的安全性和经济效益。
2、井下矸石注浆充填技术，根据充填位置的不同，有低位灌浆、邻位注浆、高位注浆及架后随采随注四种形式。低位灌浆、邻位注浆受限于矸石浆液扩散半径，无法充分利用架后垮落空间中部区域。高位注浆及邻位注浆钻孔成本较高且注浆时间滞后，此时采空区垮落较为密实，从而会影响矸石充填量。架后随采随注技术不仅可及时充分地利用架后垮落空间，还可节约钻孔成本，从而可高效、低成本地提高矸石消纳量、减少岩层及地表变形。但由于采煤工作面的煤层开采条件、围岩特性以及液压支架的排布各不相同，因此现有技术中针对架后随采随注技术的管路布置、保护方式、施工工艺以及矸石浆液扩散半径、注浆安全距离的把控方面无法形成统一的标准和规范，这是制约架后随采随注技术发展的主要因素。此外，煤矿开采架后垮落空间的空隙率是评估井下矸石注浆充填技术是否适用的主要条件，也是进行三维建模和理论计算的前提，但由于煤矿综采架后
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，能够在实现架后随采随注的前提下实现精准探测架后垮落空间的空隙分布情况与空隙率，同时能够实现监测浆液扩散运移情况，进而便于确定注浆管间距及矸石注浆安全距离，特别适用于对倾斜煤层开采的架后采空区进行井下矸石注浆充填。
2、为实现上述目的，所使用的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测装置包括保护框架以及设置在保护框架内的注浆管、探测管和止浆塞；
3、固定设置为一体框架结构的保护框架包括位于上部的探测管保护框架部分和位于下部的注浆管保护框架部分，探测管保护框架部分的纵截面呈等腰三角形结构，注浆管保护框架部分的纵截面呈底部开放的门形结构，注浆管保护框架部分的宽度尺寸和高度尺寸与注浆管的外径尺寸配合，探测管和注浆管分别设置在探测管保护框架部分和注浆管保护框架部分内、且保护框架整体呈跨骑在注浆管上方的状态，可前后对接安装连接的注浆管采用刚性材质，可前后对接安装连接的探测管采用透明材质，弹性材质的止浆塞的高度尺寸和宽度尺寸与注浆管保护框架部分的宽度和高度尺寸配合，止浆塞上设有对应注浆管且与注浆管外径尺寸配合的通孔，止浆塞定位安装在注浆管保护框架部分内；
4、煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法具体包括以下步骤：
5、step1，成槽施工：根据煤层倾角、矸石浆流动度综合确定注浆管的设定总长度尺寸后，在采煤工作面相邻两个液压支架之间空隙的煤层底板上施工开槽形成槽体，槽体的宽度和深度尺寸与保护框架注浆管保护框架部分的宽度和高度尺寸配合；
6、step2，槽体移架保护：在液压支架步进移架前，在槽体内临时放置与槽体内腔空间尺寸配合的刚性垫块，待移架作业结束、且液压支架稳固支撑煤层顶板后，先将刚性垫块自槽体内取出，再在槽体的基础上在相邻两个液压支架之间的空隙继续进行成槽施工、使槽体随着液压支架的移架前移而向前延伸；
7、step3，布置煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测装置：随着液压支架的步进移架前移，待槽体的长度尺寸大于保护框架的长度尺寸后，在液压支架后方向槽体内安装保护框架，随着液压支架的继续步进移架前移，依次继续在槽体内安装保护框架、且使相邻两个保护框架紧密贴合，待保护框架的安装数量达到设定数量时，向保护框架内送入探测管和注浆管，依次类推，随着液压支架的步进移架前移，依次安装保护框架、探测管和注浆管，且相邻两件探测管之间对接固定安装、相邻两件注浆管之间对接固定安装；待注浆管的铺设总长度尺寸达到设定的总长度尺寸后，将注浆管与液压支架固定安装连接；注浆管与液压支架固定安装连接后，随着液压支架的步进移架前移，注浆管跟随液压支架步进前移，持续进行成槽施工、安装保护框架以及安装探测管；在安装保护框架及探测管时每隔设定长度距离固定安装一个止浆塞、且注浆管穿接在止浆塞的通孔内，并在止浆塞的上方填充砂浆以形成局部封堵段；
8、step4，架后垮落空间空隙探测：待后期液压支架后方的煤层顶板垮落后，向探测管内送入探测设备、对垮落后的空间空隙分布情况进行拍照或扫描，通过对现场探测结果的分析确定垮落空间的空隙率、空隙间距、块石体积分布数据；
9、step5，矸石注浆充填：完成架后垮落空间空隙探测后，将注浆管的前端与注浆系统的注浆输出端连接，启动注浆系统进行拖管注浆作业，矸石注浆充填与综采液压支架支护采煤同时进行；矸石注浆充填过程中通过探测管内的探测设备对充填情况进行拍照或扫描，实时观测矸石浆液运移情况、并实时检测浆液扩散半径，用于精准指导矸石注浆充填的注浆安全距离以及注浆管间距。
10、作为本专利技术的进一步改进方案，煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测装置还包括轴向方向沿左右方向设置的托管滑辊，托管滑辊滚动配合设置在保护框架注浆管保护框架部分的内底部、且多个托管滑辊沿前后方向按设定间距间隔布置；
11、step3中，在槽体内安装保护框架前，先在槽体内沿前后方向按设定间距间隔定位布置多个托管滑辊；向保护框架内送入注浆管时，将注浆管架设在托管滑辊上。
12、作为本专利技术的进一步改进方案，槽体的内表面上设有水泥砂浆保护层；
13、step1中，待槽体成型后，在槽体的内表面上施工水泥砂浆保护层。
14、作为本专利技术的进一步改进方案，槽体底平面上的水泥砂浆保护层上设有矸石级配垫层；
15、step1中，槽体的水泥砂浆保护层施工完毕且终凝后，在槽体底平面上的水泥砂浆保护层上铺设矸石级配垫层、并整平压实。
16、作为本专利技术的一种实施方式，注浆管是无缝钢管，探测管是亚克力管，止浆塞是可充气的橡胶气囊。
17、作为本专利技术的进一步改进方案，根据矸石浆流动度、浆液扩散半径及注浆管间距，沿采煤工作面的宽度方向施工布置多个槽体。
18、与现有技术相比，本煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法由于将探测管平行设置在注浆管的上方、且探测管和注浆管分别设置在保护框架的探测管保护框架部分和注浆管保护框架部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，所使用的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测装置包括保护框架（6）以及设置在保护框架（6）内的注浆管（5）、探测管（7）和止浆塞（8）；
2.根据权利要求1所述的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测装置还包括轴向方向沿左右方向设置的托管滑辊（4），托管滑辊（4）滚动配合设置在保护框架（6）注浆管保护框架部分的内底部，且多个托管滑辊（4）沿前后方向按设定间距间隔布置；
3.根据权利要求1所述的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，槽体（1）的内表面上设有水泥砂浆保护层（2）；
4.根据权利要求3所述的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，槽体（1）底平面上的水泥砂浆保护层（2）上设有矸石级配垫层（3）；
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，注浆管（5）是无缝钢管，探测管（7）是亚克力管，止浆塞（8）是可充气的橡胶气囊。
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【技术特征摘要】
1.一种煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，所使用的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测装置包括保护框架（6）以及设置在保护框架（6）内的注浆管（5）、探测管（7）和止浆塞（8）；
2.根据权利要求1所述的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测装置还包括轴向方向沿左右方向设置的托管滑辊（4），托管滑辊（4）滚动配合设置在保护框架（6）注浆管保护框架部分的内底部，且多个托管滑辊（4）沿前后方向按设定间距间隔布置；
3.根据权利要求1所述的煤矿综采架后垮落区注浆充填及空隙探测方法，其特征在于，槽...
【专利技术属性】
技术研发人员：武晨曦，王金松，田野，赵玉帅，张洪乐，陈威，贾晓静，胡兴斌，
申请(专利权)人：徐州中矿岩土技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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