本發(fā)明涉及礦井采空區(qū)治理方法，尤其是地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法。

背景技術(shù)：

煤層開采后在礦井下方會形成采空區(qū)。由于采空區(qū)的存在，地表會產(chǎn)生一定的裂縫、移動與變形，在采空區(qū)影響范圍內(nèi)的新建各種構(gòu)建物、設(shè)施等將產(chǎn)生一定的影響，甚至致使其損壞，不能正常使用，因此，要在礦井采空區(qū)地表建設(shè)構(gòu)建物，往往需要對采空區(qū)進行治理。目前，在礦井采空區(qū)上方地表建設(shè)高速公路、高層住宅樓等重要性構(gòu)建物，通常都是通過對建設(shè)區(qū)域下方所有影響的采空區(qū)進行全部注漿充填處理來實現(xiàn)對采空區(qū)的治理，但這樣的治理方法極大地增加了建設(shè)成本。

光伏發(fā)電工程主要有匯集站、逆變器與箱變、高壓輸電線塔及廣泛分布建設(shè)的光伏組件與光伏支架等構(gòu)建物或設(shè)施。對于廣泛分布的光伏組件與光伏支架，由于其對采煤沉陷區(qū)地表沉降變形不敏感，一般不需要對其下采空區(qū)進行治理。而匯集站、逆變器與箱變、高壓輸電線塔等零星分布的單體建構(gòu)筑物雖然對采煤沉陷區(qū)地表沉降變形敏感，但相對于高層住宅樓、辦公樓而言要求又要低許多。目前，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種適用于地表建設(shè)光伏電站的采空區(qū)治理方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法，包括如下步驟：

（a）按擬建光伏電站構(gòu)建物外圍尺寸確定礦井地表保護范圍；

（b）確定所述礦井地表保護范圍內(nèi)的沉陷數(shù)據(jù)，包括最大下沉量w、最大水平位移量ε和最大傾斜量i；

（c）通過鉆探勘察獲得保護范圍內(nèi)煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)和開采數(shù)據(jù)，包括煤層數(shù)量n及各煤層的厚度、埋深及開采情況；

（d）針對所述擬建光伏電站不同類別，根據(jù)下表判斷準則，確認開采煤層采空區(qū)是否需要進行治理，三個判斷指標中的一個滿足時，即確認開采煤層采空區(qū)需要治理，而下沉量w、水平變形ε和傾斜量i三個指標值均滿足時，保護范圍內(nèi)地表最大沉陷變形值才被認定是滿足；

（e）根據(jù)下列公式計算得到綜合治理角α，其中β是綜合移動角，取70°-75°；

α=(90+ β)/2

（f）通過所述礦井地表保護范圍邊界及α，確定開采煤層采空區(qū)治理范圍；

（g）針對不同的開采煤層分別判斷采空區(qū)是否需要治理，在需要治理的情況下，分別確定治理范圍；

（h）根據(jù)各開采煤層確定的采空區(qū)治理范圍進行注漿作業(yè)。

在上述地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法的步驟（a）中，所述擬建光伏電站構(gòu)建物為匯集站時，外圍尺寸根據(jù)四周建設(shè)圍墻的外邊界確定，所述擬建光伏電站構(gòu)建物為其他類別時，外圍尺寸根據(jù)基礎(chǔ)外邊界確定。

在上述地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法的步驟（c）中，布置鉆探勘查鉆孔時，所述擬建光伏電站構(gòu)建物為匯集站時，勘查鉆孔布置5個孔，在保護范圍中心及4個角點內(nèi)側(cè)5～10m處各布置1個孔，所述擬建光伏電站構(gòu)建物為逆變器與箱變或高壓輸電線塔時，勘查鉆孔在保護范圍中心布置1個孔。

在上述地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法中，經(jīng)鉆探勘察，確認的開采煤層數(shù)量n為5。

在上述地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法的步驟（h）中，注漿作業(yè)又包括以下步驟：

（a1）開孔，并進行孔口管固管；

（b1）鉆孔至第一層采空區(qū)底板，下注漿管，漿液配置，然后向所述第一層采空區(qū)注漿；

（c1）鉆孔至第二層采空區(qū)底板，向第二層采空區(qū)注漿。

在上述地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法中，漿液配比采用水：水泥：粉煤灰＝1：0.3：0.6～1.2，當采空區(qū)中掉鉆高度大于0.3m時，先注入骨料。

在上述地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法的步驟（h）中，還包括步驟（d1），在采空區(qū)注漿作業(yè)完成2個月之后，布置檢查孔對采空區(qū)治理效果進行檢測評估，檢查孔數(shù)量為施工孔數(shù)的5%～10%，檢查孔布置在兩注漿孔中間位置，對灌注帶取芯，查明采空區(qū)空洞、空隙、裂隙充填情況，并對試件進行室內(nèi)單向抗壓強度試驗，當空洞充填率不低于85%，充填結(jié)石體強度不小于0.5 MPa時，評估認為治理滿足要求。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明提供的地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法, 由于以光伏電站單體建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)外邊界作為礦井地表保護范圍，保護范圍完全免除按建筑物保護等級考慮的維護帶尺寸，因此，本發(fā)明能夠有效降低治理成本及提高治理效率。

(2)本發(fā)明提供的地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法,由于針對光伏電站不同類別的建構(gòu)筑物，包括匯集站、逆變器與箱變、高壓輸電線塔等單體建構(gòu)筑物或設(shè)施，確定了判斷準則，因此，本發(fā)明確定治理采空區(qū)必要性上更有針對性，更大程度的控制了治理成本和提高了治理效率。

(3)本發(fā)明提供的地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法，由于將采深采厚比、最小采深、地表最大下沉值、地表最大水平變形值和最大傾斜變形值作為光伏電站單體建構(gòu)筑物下方采空區(qū)需否治理的判斷指標，既考慮了影響因素的全面性，也考慮了權(quán)重影響，因此，本發(fā)明既能保證評價的準確度，也能兼顧評價對象的差異，有效保證評價的可靠性。

(4)本發(fā)明提供的地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法，針對不同采空區(qū)分別確認治理必要性，避免對建構(gòu)筑物下所有層采空區(qū)進行治理，并通過依靠綜合治理角來確定采空區(qū)治理范圍，因此，本發(fā)明在保證對光伏電站建構(gòu)筑物保護目的的前提下更經(jīng)濟更快捷。

(5)發(fā)明提供的地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法，由于通過鉆探勘查獲得擬建光伏電站下方存在采空區(qū)的狀況，依據(jù)勘查結(jié)果確定需否治理并確定治理范圍，治理完成后布置5%～10%注漿孔的孔數(shù)進行效果檢測，綜合評估采空區(qū)治理的效果，因此，本發(fā)明更加具備準確性，更能保證工程質(zhì)量，保證采空區(qū)治理達到理想效果。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中

圖1是本發(fā)明地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法中擬建光伏電站和采空區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標記為：1-擬建光伏電站，2-礦井地表，3-第一層開采煤層，4-第二層開采煤層，5-第三層開采煤層，6-第四層開采煤層，7-第五層開采煤層。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

圖1所示是本發(fā)明地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法的優(yōu)選實施例。

所述地表建設(shè)光伏電站的礦井采空區(qū)治理方法，包括如下步驟：

（a）按擬建光伏電站構(gòu)建物1外圍尺寸確定礦井地表2保護范圍；

（b）確定所述礦井地表2保護范圍內(nèi)的沉陷數(shù)據(jù)，包括最大下沉量w、最大水平位移量ε和最大傾斜量i；

（c）通過鉆探勘察獲得保護范圍內(nèi)煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)和開采數(shù)據(jù)，包括煤層數(shù)量n及各煤層的厚度、埋深及開采情況；

（d）針對所述擬建光伏電站不同類別，根據(jù)下表判斷準則，確認開采煤層采空區(qū)是否需要進行治理，三個判斷指標中的一個滿足時，即確認開采煤層采空區(qū)需要治理，而下沉量w、水平變形ε和傾斜量i三個指標值均滿足時，保護范圍內(nèi)地表最大沉陷變形值才被認定是滿足；

（e）根據(jù)下列公式計算得到綜合治理角α，其中β是綜合移動角，取70°-75°；

α=(90+ β)/2

（f）通過所述礦井地表（2）保護范圍邊界及α，確定開采煤層采空區(qū)治理范圍；

（g）針對不同的開采煤層分別判斷采空區(qū)是否需要治理，在需要治理的情況下，分別確定治理范圍；

（h）根據(jù)各開采煤層確定的采空區(qū)治理范圍進行注漿作業(yè)。

在步驟（a）中，所述擬建光伏電站構(gòu)建物1為匯集站時，外圍尺寸根據(jù)四周建設(shè)圍墻的外邊界確定，所述擬建光伏電站構(gòu)建物1為其他類別時，外圍尺寸根據(jù)基礎(chǔ)外邊界確定。

在本實施例中，擬建光伏電站構(gòu)建物1為匯集站，四周建設(shè)圍墻尺寸為58.6m×47m，其內(nèi)建（構(gòu)）筑物有：主變壓器、主變引線構(gòu)架、SVG變壓器、接地變、消弧線圈、戶外支架、事故油池、35m避雷針、防火墻、電纜溝、圍墻、35kV一次設(shè)備艙、二次設(shè)備艙、SVG艙、生活設(shè)施箱房和值班箱房等。以匯集站四周建設(shè)圍墻的外邊界作為礦井地表保護范圍，確定的地表保護范圍為58.6m×47m。

在步驟（c）中，布置鉆探勘查鉆孔時，所述擬建光伏電站構(gòu)建物1為匯集站時，勘查鉆孔布置5個孔，在保護范圍中心及4個角點內(nèi)側(cè)5～10m處各布置1個孔，所述擬建光伏電站構(gòu)建物1為逆變器與箱變或高壓輸電線塔時，勘查鉆孔在保護范圍中心布置1個孔。

在本實施例中，所述擬建光伏電站構(gòu)建物1為匯集站，勘查鉆孔布置5個孔，在保護范圍中心及4個角點內(nèi)側(cè)5～10m處各布置1個孔。

在本實施例中，經(jīng)鉆探勘察，確認的開采煤層數(shù)量n為5。

第一層開采煤層3開采深度平均為54.12m，近水平煤層，煤層厚1.00～3.00m，煤層平均厚度2.12m，掉鉆量0.40～1.44m，平均1.09m；第二層開采煤層4開采深度平均83.58m，近水平煤層，煤層厚2.1～3.5m，煤層平均厚度2.55m，掉鉆量1.00～2.00m，平均1.68m；第三層開采煤層5開采深度平均134.11m，近水平煤層，煤層平均厚度2.24m，實體煤，沒有采空區(qū)；第四層開采煤層6開采深度為230m，煤層平均厚度為1.40m；第五層開采煤層7開采深度平均為283m，開采厚度平均為4.0m，為實體煤。

在本實施例中，礦井地表2保護范圍內(nèi)最大下沉為947mm，最大水平變形4.8mm/m，最大傾斜8.1mm/m。

由于第一層開采煤層3和第二層開采煤層4采空區(qū)深度均小于120m，采深采厚比小于50，因此，確定擬建匯集站地表下方第一層開采煤層3采空區(qū)和第二次開采煤層4采空區(qū)均需要治理。而第四層開采煤層6采空區(qū)不需要進行治理。

在本實施例中，保護范圍內(nèi)地表綜合移動角β為74°，據(jù)此計算出的綜合治理角α為82°。擬建匯集站地表保護范圍為58.6m×47m，因此，第一層開采煤層3采空區(qū)治理范圍為建構(gòu)筑物外8m，第二層開采煤層4采空區(qū)治理范圍為建構(gòu)筑物外12m。

在本實施例的步驟（h）中，注漿作業(yè)又包括以下步驟：

（a1）開孔，并進行孔口管固管；

（b1）鉆孔至第一層采空區(qū)3底板，下注漿管，漿液配置，然后向所述第一層采空區(qū)3注漿；

（c1）鉆孔至第二層采空區(qū)4底板，向第二層采空區(qū)4注漿。

在本實施例中，漿液配比采用水：水泥：粉煤灰＝1：0.3：0.6～1.2，當采空區(qū)中掉鉆高度大于0.3m時，先注入骨料。

在本實施例中，還包括步驟（d1），在采空區(qū)注漿作業(yè)完成2個月之后，布置檢查孔對采空區(qū)治理效果進行檢測評估，檢查孔數(shù)量為施工孔數(shù)的5%-10%，檢查孔布置在兩注漿孔中間位置，對灌注帶取芯，查明采空區(qū)空洞、空隙、裂隙充填情況，并對試件進行室內(nèi)單向抗壓強度試驗，當空洞充填率不低于85%，充填結(jié)石體強度不小于0.5 MPa時，評估認為治理滿足要求。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。