[發明專利]一種煤礦區地面鉆孔引導水源蓄存采空區的保水方法

有效

• 申請號: 201410561497.4
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104386409A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 鞠金峰;許家林
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B65G5/00
• 分類號: B65G5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種保水方法，尤其是一種適用于煤炭開采與環境保護技術領域中的煤礦區地面鉆孔引導水源蓄存采空區的保水方法。

背景技術

我國西部大多是干旱半干旱的水資源匱乏地區，年均降水量低于400mm，但蒸發量卻達到2500mm左右。近年來，隨著該地區煤炭開采強度的不斷加大，導致該地區水域環境及生態系統遭到嚴重破壞，主要表現為：地下水位下降，河湖萎縮；天然植被枯死，自然生態系統退化；水土流失嚴重，土地荒漠化加劇。我國西部水資源量僅占全國的1.6%，水資源與生態環境相互作用，互相影響，生態環境十分脆弱，已成為制約西部干旱半干旱地區煤炭可持續開發的重大因素。因此，如何能在煤炭開采的過程中最大限度的防止生態環境遭到破壞、有效保護水資源，是我國西部煤炭開發過程中面臨的重大技術問題，也是保水采煤所需解決的關鍵科學問題。

目前，已有相關發明提出利用煤礦井下采空區作為儲水和凈化水的空間，依靠采動巖體的破斷裂隙作為水源流動的通道，將雨水、地表水、基巖含水層儲水等水源收集至采空區，進行礦區水資源系統的統籌蓄儲和循環利用，取得了較大成功，參考CN1221479C，煤礦井下采空區水的凈化方法，2005；CN102862775A，一種礦井地下水的分布式存儲方法，2013。然而，事實上并非所有情況下煤層開采后其上覆巖層的采動裂隙均能導通水源。如，對于開采煤層厚度較小、基巖較厚的開采條件，覆巖采動裂隙發育的高度有限，其僅能將基巖中部分含水層中的水源導入采空區儲存，而對于水源相對豐富的大氣降水以及地表水，卻無法收集利用。由此，地表水源將會在巨大的蒸發作用下而損耗、浪費。為了充分利用地表水資源，尤其是大氣降水，防止地表蒸發造成水資源損失，有必要針對采動裂隙無法溝通地表的開采條件，開展將煤礦區地表水源引流至采空區進行蓄存的保水方法的專門設計。

發明內容

本發明的目的是針對已有技術中存的問題，通過對礦井各開采區域具體的煤層賦存條件及地表地形各因素的采集，提供一種步驟簡單，實施方便，且成本低，既考慮了直接利用井下采空區蓄水的保水采煤適用條件，還考慮了區域地表地形及開采沉陷盆地分布特征對水源引流鉆孔選址的影響，方法可靠，實用性強的煤礦區地面鉆孔引導水源蓄存采空區的保水方法。

為實現上述目的，本發明的煤礦區地面鉆孔引導水源蓄存采空區的保水方法，包括以下步驟：

a．在礦井各采煤區域的向下施工鉆孔取芯，通過取芯樣本獲取各個鉆孔處的覆巖信息，并從鉆孔取巖樣進行巖石物理力學參數測試，獲得各巖層的彈性模量，抗拉強度，容重等參數信息；

b．利用關鍵層判別軟件KSPB對各鉆孔處覆巖關鍵層位置進行判別，從而確定鉆孔處覆巖關鍵層位置；

c．根據確定的各鉆孔處覆巖關鍵層位置，采用導水裂隙帶高度的預計方法，通過覆巖主關鍵層位置與煤層采高的關系對采動覆巖導水裂隙帶高度進行判斷，從而獲得各區域覆巖導水裂隙帶高度H_d與基巖厚度H_j的大小關系；

d．根據各區域覆巖導水裂隙帶高度H_d與基巖厚度H_j的大小關系，分別判斷導水裂隙帶是否溝通基巖頂界面，當導水裂隙帶高度H_d大于等于基巖厚度H_j，則判斷該區域導水裂隙帶溝通基巖頂界面，無需施工引流鉆孔，當導水裂隙帶高度H_d小于基巖厚度H_j，則判斷該區域判斷導水裂隙帶不溝通基巖頂界面，需要在該區域施工引流鉆孔；

e．在需要施工引流鉆孔區域內，根據地表地形和開采沉陷盆地的分布確定引流鉆孔的施工位置，根據區域內煤層埋深和導水裂隙帶高度H_d關系或隨鉆頭注入的鉆孔沖洗液突然漏失位置確定鉆孔施工的深度，并根據需要在鉆孔施工的同時構建引流水槽。

其特征在于，所述確定水源引流鉆孔的施工深度為煤層埋深H與導水裂隙帶高度H_d之差h，或為隨鉆頭鉆孔注入用以冷卻鉆頭的沖洗液在鉆進至沖洗液突然從鉆孔中快速漏失時的位置；

所述確定引流鉆孔的施工位置方法如下：?

若地表地形為平緩地形，在開采區域的中心位置即開采沉陷盆地中心處施工一個鉆孔；