[發明專利]覆巖注水充填降低導高的保水開采方法

有效

• 申請號: 201710305269.4
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107100625B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 朱衛兵;齊祥瑞;郭宇隆;史澤凱;李枝;于勝超
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

一種覆巖注水充填降低導高的保水開采方法，尤其適用于煤炭開采的水資源保護和地表沉陷控制。先獲取覆巖相關地質資料，選擇恰當的時機在合理的層位進行鉆孔，并進行覆巖高壓注水，通過離層區加壓注水主動壓實下部巖體，從而達到降低導水裂隙帶發育高度的目的，間接增加了導高與含水層之間的隔水層厚度，提高了隔水層的阻水能力，實現了西部礦區高強度開采下的水資源保護，是煤礦綠色開采的重要組成部分。其方法簡單、操作方便、實用性強、資金投入少、成本低且對含水層無污染，同時能夠充分利用礦井排放的水資源，能夠解決現有采礦中造成地下水大量流失、水質污染和保水效果差的問題。

技術領域

本發明涉及一種保水開采方法，尤其適用于煤炭開采的覆巖注水充填降低導高的保水開采方法。

背景技術

我國煤炭資源主要分布在干旱半干旱的北方和西北地區，煤炭開采往往導致礦區的河流干涸、地下潛水位下降等水資源的大量流失現象。同時，煤炭開采過程中還會排放大量的礦井水和老采空區積水，每年礦井水排放量可達到46億立方米，平均每采1t煤要排放2m³左右的水，平均利用率僅26%。礦區水資源短缺和礦井污水的排放嚴重影響了礦區人民的生活，制約了經濟的可持續發展，阻礙了國家生態文明建設的發展步伐。煤炭開采對環境和水資源的破壞與水資源等生態保護之間的矛盾日漸突出，保水開采技術為解決這一矛盾提供了方向。

條帶開采、房（柱）式開采、旺格維利采煤、刀柱式開采等均屬于部分開采方法，即僅采出一部分煤炭資源，利用遺留的煤柱控制上覆巖層的運動，從而降低導高以達到保水開采的要求，但是，此類方法資源回采率低，一般僅為20～50%，資源損失嚴重；（超）高水材料充填、矸石充填、膏體充填等均屬于充填開采方法，即在采空區內充填外來物料，通過這些充填體控制上覆巖層的運動，從而降低導高以實現保水開采，其不足之處在于充填開采成本很高、充填工藝復雜、投資大、生產效率低；地下水庫是將采動破壞的含水層水轉移存儲到老采空區內，通過冒落矸石凈化處理并積極地循環利用老采空區積水，該方法提高了礦井水的利用率，但是不可避免地造成含水層水的漏失或地下水位的下降，且地下水庫中的水受到了重金屬離子污染，一般無法用做生活用水。因此，尋求無污染、成本低、資源回收率高、保水效果好的開采方法是實現煤炭綠色開采的必然選擇。

發明內容

發明目的，針對上述技術的不足之處，提供一種方便易行、成本低、環境友好、采充干擾小、有效降低導水裂隙帶高度的方法，直接利用礦區廢水作為充填介質對覆巖進行充填的保水開采方法。

為達到上述目的，本發明的覆巖注水充填降低導高的保水開采方法，其步驟如下：

a. 首先通過水文地質勘探確定開采區域含水層位置及覆巖結構特征；

b. 在待采工作面煤層上方的地表布置多個注水鉆孔，并在注水鉆孔內全長安設鋼質注水鉆孔套管；

其中第一個注水鉆孔布置在煤層的當前采煤工作面中部，水平距離切眼40m～90m處，在沿工作面推進方向間隔布置注水鉆孔直至當前開采工作面的停采線；

注水鉆孔由地面布置位置垂直下鉆，下鉆深度應位于正常開采的導高上方或需保護的含水層層位中即注水層位；

c. 在注水鉆孔處設置高壓水泵，并利用螺紋法蘭和不銹鋼管組成的地面輸水管路將高壓水泵與注水鉆孔套管緊固連接；

d. 依照常規開采工藝進行工作面開采，開采時保留區段隔離煤柱，當工作面推進至水平距離注水鉆孔10m-30m處時，利用高壓水泵通過地面輸水管路向注水鉆孔中進行高壓注水，將水注入覆巖；

e. 利用設在高壓水泵出水口處的流量計讀取向注水鉆孔中高壓注水的注水量，當向覆巖注入水的總量達到采空區體積的30%～45%時，停止注水；

f. 關閉高壓水泵，拆除地面輸水管路，利用固結性材料對注水鉆孔進行封孔；