基于模型判定矿井采空区上覆关键层层位的方法
基于模型判定矿井采空区上覆关键层层位的方法
某矿应用“百万吨级煤矸石覆岩隔离注浆充填技术”成功进行了煤矸石覆岩离层注浆充填示范工程建设。截至2024年6月，已处理矸石突破百万吨，解决了煤矿矸石处置难题、保证矿井正常生产。
在煤矸石覆岩离层注浆充填项目中，关键层对采场上覆岩层活动起着控制作用，需向离层空间中注入煤矸石浆液，以达到处理煤矸石和地表减沉的双重目的，所以采空区上覆关键层层位判断至关重要。
1.技术方案
基于模型判定矿井采空区上覆关键层层位的方法，结合现场具体坐标点与“上曲下直”模型，构建判定关键层层位的模型公式，通过测量地表下沉盆地等关键位置，计算采空区地表上覆松散层的沉降规律，并推导初次垮落断裂线和周期垮落断裂线公式，准确判定关键层层位。
2.方案实施
（1）现场数据收集：收集矿井采空区的地质资料、开采历史、地表沉降数据等，为模型的建立提供基础数据支持；
（2）关键层理论研究：深入研究钱鸣高院士的关键层理论，分析其在当前矿井条件下的适用性和局限性；
（3）模型构建：基于“上曲下直”模型，结合矿井实际坐标点，构建用于判定矿井采空区上覆关键层层位的数学模型；
（4）模型验证：通过实际矿井数据对所构建模型进行验证，确保模型的准确性和可靠性；
（5）模型优化：根据验证结果对模型进行调整和优化，以提高其在不同矿井条件下的适用性；
（6）应用推广：将优化后的模型应用于其他矿井，评估其在不同地质条件下的适用范围和效果，为模型的推广提供依据。
3.主要特点
（1）构建矿井坐标系，推导工作面推采过后初次垮落断裂线和周期垮落断裂线公式。
（2）根据地表下沉盆地的探测，推导关键层上覆的双曲线公式。
（3）根据初次垮落断裂线、周期垮落断裂线公式和双曲线公式，创造性地提出“上曲下直”模型，并将该模型与矿井现场实测坐标点相结合，以此判定关键层层位。
本创新方法经过在离层注浆充填项目中试验应用后，显著提高了关键层判断效率和准确性，充填工程作业中能够更加准确地掌握上覆关键层的层位，及时发现和处理潜在的安全隐患，从而有效避免安全事故的发生。
该方法的应用创造经济效益390.64万元，节省项目资金342.38万元，并已获得国家知识产权局发明专利授权，具有良好的经济效益、社会效益和潜在的推广空间。
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